KR101949181B1 - Block copolymer and polymer electrolyte membrane using the same - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 블록 중합체 및 이를 포함하는 고분자 전해질막, 상기 고분자 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체, 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지 및 상기 고분자 전해질막을 포함하는 레독스 플로우 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a block polymer and a polymer electrolyte membrane including the same, a membrane-electrode assembly including the polymer electrolyte membrane, a fuel cell including the membrane electrode assembly, and a redox flow cell including the polymer electrolyte membrane.

Description

블록 중합체 및 이를 포함하는 고분자 전해질막{BLOCK COPOLYMER AND POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a block polymer and a polymer electrolyte membrane containing the block polymer.

본 명세서는 블록 중합체 및 이를 포함하는 고분자 전해질막에 관한 것이다. 본 명세서는 2016년 3월 29일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2016-0037903호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.This specification relates to a block polymer and a polymer electrolyte membrane comprising the block polymer. This specification claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2016-0037903 filed on March 29, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 즉 연료전지는 연료가스와 산화제를 사용하고, 이들의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 전력을 생산하는 발전 방식이다. 연료전지의 막 전극 접합체(MEA)는 수소와 산소의 전기화학적 반응이 일어나는 부분으로서 캐소드와 애노드 그리고 전해질막, 즉 이온 전도성 전해질막으로 구성되어 있다.Fuel cells are energy conversion devices that convert the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. That is, a fuel cell uses a fuel gas and an oxidizing agent, and generates electricity using electrons generated during the oxidation-reduction reaction. The membrane electrode assembly (MEA) of a fuel cell is composed of a cathode, an anode, and an electrolyte membrane, that is, an ion conductive electrolyte membrane, as a portion where an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen takes place.

레독스 플로우 전지(산화-환원 흐름 전지, Redox Flow Battery)란 전해액에 포함되어 있는 활성물질이 산화-환원되어 충전-방전되는 시스템으로 활성물질의 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 저장시키는 전기화학적 축전 장치이다. 레독스 플로우 전지의 단위셀은 전극, 전해질 및 이온교환막(전해질막)을 포함한다.A redox flow battery is a system in which an active substance contained in an electrolyte is oxidized-reduced to be charged and discharged. An electrochemical storage device that stores chemical energy of an active material directly as electric energy to be. The unit cell of the redox flow battery includes an electrode, an electrolyte, and an ion exchange membrane (electrolyte membrane).

연료전지 및 레독스 플로우 전지는 높은 에너지 효율성과 오염물의 배출이 적은 친환경적인 특징으로 인하여 차세대 에너지원으로 연구 개발되고 있다. Fuel cells and redox flow cells are being researched and developed as a next generation energy source because of their high energy efficiency and eco - friendly characteristics with low emission of pollutants.

연료전지 및 레독스 플로우 전지에서 가장 핵심이 되는 구성요소는 양이온 교환이 가능한 고분자 전해질막으로서, 1) 우수한 양성자 전도도 2) 전해질의 크로스오버(Cross Over) 방지, 3) 강한 내화학성, 4) 기계적 물성 강화 및/또는 4) 낮은 스웰링 비(Swelling Ratio)의 특성을 갖는 것이 좋다. 고분자 전해질막은 불소계, 부분불소계, 탄화수소계 등으로 구분이 되며, 부분불소계 고분자 전해질막의 경우, 불소계 주 사슬을 가지고 있어 물리적, 화학적 안정성이 우수하며, 열적 안정성 높다는 장점이 있다. 또한, 부분불소계 고분자 전해질막은 불소계 고분자 전해질막과 마찬가지로 양이온 전달 관능기가 불소계 사슬의 말단에 붙어있어, 탄화수소계 고분자 전해질막과 불소계 고분자 전해질막의 장점을 동시에 가지고 있다.The most important components of the fuel cell and the redox flow cell are cation exchange polymer electrolyte membranes, which are: 1) excellent proton conductivity 2) cross-over of the electrolyte 3) strong chemical resistance 4) mechanical Physical properties and / or 4) low swelling ratio. The polymer electrolyte membrane is classified into a fluorine system, a partial fluorine system, and a hydrocarbon system. In the case of a partially fluorinated polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane has an excellent physical and chemical stability and a high thermal stability due to its fluorine main chain. Also, like the fluorinated polymer electrolyte membrane, the partial fluorinated polymer electrolyte membrane has the advantages of the hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane and the fluorinated polymer electrolyte membrane because the cation-transfer functional group is attached to the end of the fluorinated chain.

그러나, 부분불소계 고분자 전해질막은 양이온 전달 관능기의 미세 상 분리와 응집현상의 제어가 효과적으로 이루어지지 않아 양이온 전도도가 비교적 낮은 문제점이 있다. 따라서, 술폰산기의 분포 및 미세 상 분리의 제어를 통해 높은 양이온 전도도를 확보하는 방향으로 연구가 진행되어오고 있다.However, the partial fluorine-based polymer electrolyte membrane has a problem that the cation transfer function is relatively low because the fine phase separation of the cation-transfer functional groups and the control of aggregation phenomenon are not effectively performed. Therefore, studies have been made to secure a high cation conductivity by controlling the distribution of sulfonic acid groups and the separation of fine phases.

대한민국 공개공보 제2003-0076057호Korean Laid-Open Publication No. 2003-0076057

본 명세서는 블록 중합체 및 이를 포함하는 고분자 전해질막을 제공하고자 한다.The present specification is intended to provide a block polymer and a polymer electrolyte membrane containing the block polymer.

본 발명은 소수성 블록; 및 The present invention relates to a hydrophobic block; And

친수성 블록을 포함하고, Comprising a hydrophilic block,

상기 친수성 블록은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래된 단위를 포함하며, Wherein the hydrophilic block comprises a unit derived from a compound represented by the following formula (1)

상기 소수성 블록은 양이온성기 및 할로겐기를 포함하는 것인 블록 중합체를 제공한다.Wherein the hydrophobic block comprises a cationic group and a halogen group.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017027925243-pat00001
Figure 112017027925243-pat00001

화학식 1에 있어서, In formula (1)

A는 -SO3H, -SO3 -M+, -COOH, -COO-M+, -PO3H2, -PO3H-M+, -PO3 2-2M+, -O(CF2)mSO3H, -O(CF2)mSO3 -M+, -O(CF2)mCOOH, -O(CF2)mCOO-M+, -O(CF2)mPO3H2, -O(CF2)mPO3H-M+ 또는 -O(CF2)mPO3 2-2M+이고,A is -SO 3 H, -SO 3 - M +, -COOH, -COO - M +, -PO 3 H 2, -PO 3 H - M +, -PO 3 2- 2M +, -O (CF 2) m SO 3 H, -O (CF 2) m SO 3 - M +, -O (CF 2) m COOH, -O (CF 2) m COO - M +, -O (CF 2 ) m PO 3 H 2 , -O (CF 2 ) m PO 3 H - M + or -O (CF 2 ) m PO 3 2- 2M +

m은 2 내지 6의 정수이며, m is an integer of 2 to 6,

M은 1족 원소이고,M is a Group 1 element,

R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 히드록시기이며, R 1 to R 5 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; A halogen group; Or a hydroxy group,

R1 내지 R5 중 적어도 두 개는 할로겐기; 또는 히드록시기이고, At least two of R 1 to R 5 are a halogen group; Or a hydroxy group,

R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이며,R 6 and R 7 are the same or different and are each independently a halogen group,

L1은 직접결합; -S-; -O-; -N(R)-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, L 1 is a direct bond; -S-; -O-; -N (R) -; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

a는 0 내지 2의 정수이며, a가 2인 경우 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하고, a is an integer of 0 to 2, and when a is 2, the structures in parentheses are the same or different from each other,

R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며, R is hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group,

n은 2 내지 10의 정수이며, n이 2 이상인 경우에 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.n is an integer of 2 to 10, and when n is 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 블록 중합체를 포함하는 고분자 전해질막은 친수성-소수성 상분리 구조를 용이하게 형성한다.The polymer electrolyte membrane comprising a block polymer according to one embodiment of the present disclosure easily forms a hydrophilic-hydrophobic phase-separation structure.

또한, 상기 고분자 전해질막은 상분리 구조를 제어함으로써 친수성 채널을 효율적으로 고분자 전해질막 중에 형성한다.In addition, the polymer electrolyte membrane effectively controls the hydrophilic channel in the polyelectrolyte membrane by controlling the phase separation structure.

추가로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 블록 중합체를 포함하는 고분자 전해질막은 양이온 고분자 전해질막 및 음이온 고분자 전해질막의 장점을 동시에 구현할 수 있다. 즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고분자 전해질막은 양이온과 음이온성 분리막의 특징을 동시에 구현할 수 있다. 특히, 기존의 음이온 분리막을 기준으로 했을 때, 음이온 분리막 대비 그 막의 한계점인 양이온 전도도를 향상 시켜 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the polymer electrolyte membrane including the block polymer according to one embodiment of the present invention can simultaneously realize the advantages of the cationic polymer electrolyte membrane and the anionic polymer electrolyte membrane. That is, the polymer electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention can simultaneously realize the characteristics of a cation and an anionic separator. In particular, when the conventional anion separator is used as a reference, the performance of the battery can be improved by improving the cation conductivity, which is a limit of the anion separator.

또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고분자 전해질막이 레독스 플로우 전지와 같은 연료전지에 이용되는 경우에는 바나듐 이온의 크로스 오버(crossover)를 감소시켜, 내구성이 개선될 수 있다.In addition, when the polymer electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention is used in a fuel cell such as a redox flow battery, crossover of vanadium ions can be reduced and durability can be improved.

도 1은 연료전지의 전기 발생 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 레독스 플로우 전지의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 연료전지의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 제조예 2에서 합성한 1-(2-플루오로-5-((4-플루오로페닐)술포닐)페닐)-N,N-디메틸메탄아민 하이드로클로라이드의 NMR 스펙트럼이다.
도 5는 실시예 1의 반응식 1로 합성된 중합체의 NMR 스펙트럼이다.
도 6은 실시예 2의 반응식 3으로 합성된 중합체의 NMR 스펙트럼이다.
1 is a schematic view showing an electricity generation principle of a fuel cell.
2 is a schematic view showing an embodiment of a redox flow battery.
3 is a schematic view showing one embodiment of a fuel cell.
4 is an NMR spectrum of 1- (2-fluoro-5 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) phenyl) -N, N-dimethylmethanamine hydrochloride synthesized in Preparation Example 2.
5 is an NMR spectrum of a polymer synthesized by Reaction Scheme 1 of Example 1. Fig.
6 is an NMR spectrum of a polymer synthesized by Reaction Formula 3 of Example 2. Fig.

이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Whenever a component is referred to as " comprising ", it is to be understood that the component may include other components as well, without departing from the scope of the present invention.

본 명세서에 있어서 '단위'란 단량체가 중합체에 포함되는 반복되는 구조로서, 단량체가 중합에 의하여 중합체 내에 결합된 구조를 의미한다.As used herein, the term 'unit' means a structure in which a monomer is included in a polymer, and the monomer is bonded to the polymer by polymerization.

본 명세서에 있어서 '단위를 포함'의 의미는 중합체 내의 주쇄에 포함된다는 의미이다.In this specification, the meaning of 'including unit' means that it is included in the main chain in the polymer.

본 명세서에 있어서,

Figure 112017027925243-pat00002
는 인접한 치환기 또는 중합체의 주쇄와 결합함을 의미한다.In the present specification,
Figure 112017027925243-pat00002
Quot; means bonding to the adjacent substituent or the backbone of the polymer.

본 명세서에서 상기 블록 중합체란 하나의 블록과 상기 블록과 상이한 1 또는 2 이상의 블록이 서로 고분자의 주쇄로 연결되어 구성된 고분자를 의미한다. In the present specification, the block polymer means a polymer composed of one block and one or more blocks different from the block connected to each other through the main chain of the polymer.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체는 친수성 블록 및 소수성 블록을 포함할 수 있다. 구체적으로 하나의 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 친수성 블록; 및 양이온성기와 할로겐기를 포함하는 소수성 블록을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, the block polymer may comprise a hydrophilic block and a hydrophobic block. Specifically, in one embodiment, the block polymer comprises a hydrophilic block comprising a unit represented by Formula 1; And a hydrophobic block comprising a cationic group and a halogen group.

본 명세서의 "친수성 블록"은 작용기로 이온 교환기를 갖는 블록을 의미한다. 여기서, 상기 작용기는 -SO3H, -SO3 -M+, -COOH, -COO-M+, -PO3H2, -PO3H-M+, -PO3 2-2M+, -O(CF2)mSO3H, -O(CF2)mSO3 -M+, -O(CF2)mCOOH, -O(CF2)mCOO-M+, -O(CF2)mPO3H2, -O(CF2)mPO3H-M+ 및 -O(CF2)mPO3 2 -2M+로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 여기서, M은 금속성 원소일 수 있다. 즉, 작용기는 친수성일 수 있다.As used herein, the term " hydrophilic block " means a block having an ion-exchange group as a functional group. Wherein the functional groups are -SO 3 H, -SO 3 - M +, -COOH, -COO - M +, -PO 3 H 2, -PO 3 H - M +, -PO 3 2- 2M +, -O (CF 2) m SO 3 H, -O (CF 2) m SO 3 - M +, -O (CF 2) m COOH, -O (CF 2) m COO - M +, -O (CF 2 ) m PO 3 H 2 , -O (CF 2 ) m PO 3 H - M +, and -O (CF 2 ) m PO 3 2 - 2M + . Here, M may be a metallic element. That is, the functional group may be hydrophilic.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 제1 단위는 A 의 작용기를 포함함으로써, 친수성을 나타낼 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the first unit represented by formula (1) may contain a functional group of A to thereby exhibit hydrophilicity.

본 명세서의 상기 "이온 교환기를 갖는 블록"이란, 해당 블록을 구성하는 구조 단위 1개당 있는 이온 교환기수로 나타내어 평균 0.5개 이상 포함되어 있는 블록인 것을 의미하고, 구조 단위 1개당 평균 1.0개 이상의 이온 교환기를 갖고 있으면 더 바람직하다. The above-mentioned " block having an ion-exchange group " means a block represented by the number of ion-exchange groups per one structural unit constituting the block and an average of at least 0.5 or more blocks per one structural unit. It is more desirable to have an exchange.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 양이온성기 및 할로겐기를 포함한다. 이 경우, 블록 중합체의 내산성 및/또는 내구성의 향상을 기대할 수 있다. In one embodiment of the present specification, the hydrophobic block includes a cationic group and a halogen group. In this case, improvement of the acid resistance and / or durability of the block polymer can be expected.

본 명세서의 일 실시상태는 소수성 블록; 및 An embodiment of the present disclosure includes a hydrophobic block; And

친수성 블록을 포함하고, Comprising a hydrophilic block,

상기 친수성 블록은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래된 단위를 포함하며, Wherein the hydrophilic block comprises a unit derived from a compound represented by the following formula (1)

상기 소수성 블록은 양이온성기 및 할로겐기를 포함하는 것인 블록 중합체를 제공한다.Wherein the hydrophobic block comprises a cationic group and a halogen group.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112017027925243-pat00003
Figure 112017027925243-pat00003

화학식 1에 있어서, In formula (1)

A는 -SO3H, -SO3 -M+, -COOH, -COO-M+, -PO3H2, -PO3H-M+, -PO3 2-2M+, -O(CF2)mSO3H, -O(CF2)mSO3 -M+, -O(CF2)mCOOH, -O(CF2)mCOO-M+, -O(CF2)mPO3H2, -O(CF2)mPO3H-M+ 또는 -O(CF2)mPO3 2-2M+이고,A is -SO 3 H, -SO 3 - M +, -COOH, -COO - M +, -PO 3 H 2, -PO 3 H - M +, -PO 3 2- 2M +, -O (CF 2) m SO 3 H, -O (CF 2) m SO 3 - M +, -O (CF 2) m COOH, -O (CF 2) m COO - M +, -O (CF 2 ) m PO 3 H 2 , -O (CF 2 ) m PO 3 H - M + or -O (CF 2 ) m PO 3 2- 2M +

m은 2 내지 6의 정수이며, m is an integer of 2 to 6,

M은 1족 원소이고,M is a Group 1 element,

R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 히드록시기이며, R 1 to R 5 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; A halogen group; Or a hydroxy group,

R1 내지 R5 중 적어도 두 개는 할로겐기; 또는 히드록시기이고, At least two of R 1 to R 5 are a halogen group; Or a hydroxy group,

R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이며,R 6 and R 7 are the same or different and are each independently a halogen group,

L1은 직접결합; -S-; -O-; -N(R)-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, L 1 is a direct bond; -S-; -O-; -N (R) -; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

a는 0 내지 2의 정수이며, a가 2인 경우 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하고, a is an integer of 0 to 2, and when a is 2, the structures in parentheses are the same or different from each other,

R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며, R is hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group,

n은 2 내지 10의 정수이며, n이 2 이상인 경우에 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.n is an integer of 2 to 10, and when n is 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 양이온성기는 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.In one embodiment of the present specification, the cationic group is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or may be represented by the following formula (2).

[화학식 2] (2)

Figure 112017027925243-pat00004
Figure 112017027925243-pat00004

화학식 2에 있어서, In formula (2)

L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

b는 1 내지 10의 정수이며, b is an integer of 1 to 10,

b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고, When b is 2 or more, two or more L < 2 > s are the same or different from each other,

R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중 1종 이상으로부터 유래되는 단위를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the hydrophobic block includes a unit derived from at least one of a compound represented by the following general formula (3) and a compound represented by the following general formula (4).

[화학식 3](3)

Figure 112017027925243-pat00005
Figure 112017027925243-pat00005

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112017027925243-pat00006
Figure 112017027925243-pat00006

화학식 3 및 화학식 4에 있어서, In formulas (3) and (4)

A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이고, A 1 and A 2 are the same or different from each other, and each independently represents a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group,

S1 및 S2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 구조이고, S 1 and S 2 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heterocyclic group; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a structure represented by the following formula (2)

c 및 d는 각각 1 내지 4의 정수이고, c and d are each an integer of 1 to 4,

c 및 d가 각각 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하며, c and d are each an integer of 2 or more, the structures in parentheses of 2 or more are the same or different from each other,

S3 및 S4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 알킬기; 또는 할로알킬기이며, S 3 and S 4 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; A halogen group; An alkyl group; Or a haloalkyl group,

E1 및 E2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이며, e는 1 내지 4의 정수이고,E 1 and E 2 are the same or different from each other, and each independently represents a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group, e is an integer of 1 to 4,

f는 1 내지 3의 정수이며,f is an integer of 1 to 3,

e 및 f가 각각 2 이상의 정수인 경우에, 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하고,When e and f are each an integer of 2 or more, the structures in parentheses are equal to or different from each other,

S5는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 구조이며,S 5 is hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heterocyclic group; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a structure represented by the following formula (2)

S3 및 S4가 각각 독립적으로 할로겐기 또는 할로알킬기이거나, S5가 할로겐기 또는 할로알킬기이고,S 3 and S 4 are each independently a halogen group or a haloalkyl group, or S 5 is a halogen group or a haloalkyl group,

상기 소수성 블록은 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 1 또는 2 이상 포함하며,The hydrophobic block is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; And one or two or more structures represented by the following formula (2)

[화학식 2] (2)

Figure 112017027925243-pat00007
Figure 112017027925243-pat00007

화학식 2에 있어서, In formula (2)

L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

b는 1 내지 10의 정수이며, b is an integer of 1 to 10,

b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고, When b is 2 or more, two or more L < 2 > s are the same or different from each other,

R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-A 내지 화학식 4-H 중 어느 하나로 표시될 수 있다.In one embodiment, Formula 4 may be represented by any of Formula 4-A to Formula 4-H.

[화학식 4-A][Chemical Formula 4-A]

Figure 112017027925243-pat00008
Figure 112017027925243-pat00008

[화학식 4-B][Chemical formula 4-B]

Figure 112017027925243-pat00009
Figure 112017027925243-pat00009

[화학식 4-C][Chemical formula 4-C]

Figure 112017027925243-pat00010
Figure 112017027925243-pat00010

[화학식 4-D][Chemical formula 4-D]

Figure 112017027925243-pat00011
Figure 112017027925243-pat00011

[화학식 4-E][Chemical Formula 4-E]

Figure 112017027925243-pat00012
Figure 112017027925243-pat00012

[화학식 4-F][Chemical Formula 4-F]

Figure 112017027925243-pat00013
Figure 112017027925243-pat00013

[화학식 4-G][Chemical formula 4-G]

Figure 112017027925243-pat00014
Figure 112017027925243-pat00014

[화학식 4-H][Chemical formula 4-H]

Figure 112017027925243-pat00015
Figure 112017027925243-pat00015

화학식 4-A 내지 4-H에 있어서,In formulas (4-A) to (4-H)

S5 및 e의 정의는 화학식 4에서와 같고,S 5 and e are the same as in the formula (4)

S5'의 정의는 S5와 같고, S5와 S5'는 서로 같거나 상이하며, S 5 'and S 5 are as defined for, S 5 and S 5' and the same or different from each other,

e'의 정의는 e와 같고, e와 e'는 서로 같거나 상이하다.The definition of e 'is the same as e, and e and e' are the same or different.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 하기 화학식 3-1로 표시되는 단위 및 하기 화학식 4-1로 표시되는 단위 중 적어도 하나 이상을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the hydrophobic block includes at least one of units represented by the following general formula (3-1) and units represented by the following general formula (4-1).

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure 112017027925243-pat00016
Figure 112017027925243-pat00016

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure 112017027925243-pat00017
Figure 112017027925243-pat00017

화학식 3-1 및 화학식 4-1에 있어서,In formulas (3-1) and (4-1)

S1, S2, c, d 및 f의 정의는 상기 화학식 3 또는 화학식 4에서와 같다.The definition of S 1 , S 2 , c, d and f is the same as in the above formula (3) or (4).

일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3-1은 하기 화학식 3-1-1로 표시될 수 있다.In one embodiment, Formula (3-1) may be represented by Formula (3-1-1) below.

[화학식 3-1-1][Formula 3-1-1]

Figure 112017027925243-pat00018
Figure 112017027925243-pat00018

화학식 3-1-1에 있어서,In Formula 3-1-1,

S1, S2, c 및 d의 정의는 상기 화학식 3에서와 같다.The definition of S 1 , S 2 , c and d is the same as in the above formula (3).

일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4-1는 하기 화학식 4-1-1로 표시될 수 있다.In one embodiment, the formula (4-1) may be represented by the following formula (4-1-1).

[화학식 4-1-1][Formula 4-1-1]

Figure 112017027925243-pat00019
Figure 112017027925243-pat00019

화학식 4-1-1에 있어서,In Formula 4-1-1,

f의 정의는 상기 화학식 4에서와 같다.The definition of f is the same as in the above formula (4).

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-A-1, 4-B-1, 4-C-1, 4-D-1, 4-E-1, 4-F-1, 4-G-1 및 4-H-1 중 어느 하나로 표시될 수 있다.In another embodiment, Formula 4 is a compound of Formula 4-A-1, 4-B-1, 4-C-1, 4-D-1, 4-E- 4-G-1 and 4-H-1.

[화학식 4-A-1][Chemical formula 4-A-1]

Figure 112017027925243-pat00020
Figure 112017027925243-pat00020

[화학식 4-B-1][Formula 4-B-1]

Figure 112017027925243-pat00021
Figure 112017027925243-pat00021

[화학식 4-C-1][Chemical formula 4-C-1]

Figure 112017027925243-pat00022
Figure 112017027925243-pat00022

[화학식 4-D-1][Chemical formula 4-D-1]

Figure 112017027925243-pat00023
Figure 112017027925243-pat00023

[화학식 4-E-1][Chemical formula 4-E-1]

Figure 112017027925243-pat00024
Figure 112017027925243-pat00024

[화학식 4-F-1][Formula 4-F-1]

Figure 112017027925243-pat00025
Figure 112017027925243-pat00025

[화학식 4-G-1][Formula 4-G-1]

Figure 112017027925243-pat00026
Figure 112017027925243-pat00026

[화학식 4-H-1][Chemical formula 4-H-1]

Figure 112017027925243-pat00027
Figure 112017027925243-pat00027

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 하기 화학식 5로 표시되는 단위를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the hydrophobic block may include a unit represented by the following formula (5).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112017027925243-pat00028
Figure 112017027925243-pat00028

화학식 5에 있어서,In formula (5)

X1은 직접결합; -CO-; -SO2-; 또는 할로겐기로 치환된 알킬렌기이고,X 1 is a direct bond; -CO-; -SO 2 -; Or an alkylene group substituted with a halogen group,

X2는 -O-; 또는 -S-이며,X 2 is -O-; Or -S-,

X3는 직접결합 또는 할로겐기로 치환된 알킬렌기이고,X 3 is an alkylene group substituted by a direct bond or a halogen group,

k는 0 또는 1이고,k is 0 or 1,

p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,p, q, r and s are each independently an integer of 0 to 4,

t, u, v 및 w는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,t, u, v and w are each independently 0 or 1,

t, u, v 및 w의 합은 1 이상이며,The sum of t, u, v and w is at least 1,

p와 t의 합, q와 u의 합, r과 v의 합 및 s와 w의 합은 각각 4이고,The sum of p and t, the sum of q and u, the sum of r and v, and the sum of s and w are 4,

p, q, r 및 s가 각각 2 이상인 경우에 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하며,When p, q, r and s are each 2 or more, the substituents in the parentheses are the same or different from each other,

R21 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 할로겐기이며,R 21 to R 24 are the same or different and are each independently hydrogen or a halogen group,

X1 및 X3 중 적어도 하나가 할로겐기로 치환된 알킬렌기이거나, R21 내지 R24 중 적어도 하나가 할로겐기이고,At least one of X 1 and X 3 is an alkylene group substituted with a halogen group, or at least one of R 21 to R 24 is a halogen group,

R31 내지 R34는 수소; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기이며,R 31 to R 34 are hydrogen; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a cationic group represented by the following formula (2)

R31 내지 R34 중 적어도 하나는 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기이고,At least one of R 31 to R 34 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a cationic group represented by the following formula (2)

[화학식 2](2)

Figure 112017027925243-pat00029
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화학식 2에 있어서, In formula (2)

L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,

b는 1 내지 10의 정수이며, b is an integer of 1 to 10,

b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고, When b is 2 or more, two or more L < 2 > s are the same or different from each other,

R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

일 실시상태에 있어서, 상기 R31 및 R32 중 적어도 하나가 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기이다.In one embodiment, at least one of R 31 and R 32 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a cationic group represented by the following formula (2).

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 a는 1이다. In one embodiment of the present specification, a is 1.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1 는 -S-이다. 상기 화학식 1 중 -[C(R6)(R7)]n-A 구조와 벤젠 고리의 링커로서 S 원자를 사용한다. 이 경우, S 원자로 연결된 -[C(R6)(R7)]n-A의 전자끌개 성질(electron withdrawing character)로 인하여, 중합체의 형성에 용이하고, 안정한 중합체를 제공할 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, L < 1 > is -S-. The S atom is used as a linker of the - [C (R 6 ) (R 7 )] n -A structure of the above formula (1) and the benzene ring. In this case, due to the electron withdrawing character of - [C (R 6 ) (R 7 )] n -A connected to the S atom, it is possible to provide a polymer which is easy and stable in the formation of the polymer.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이다. 구체적으로 상기 R6 및 R7은 각각 독립적으로, F; Cl; Br; 및 I로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. In one embodiment of the present invention, R 6 and R 7 are the same or different and are each independently a halogen group. Specifically, R 6 and R 7 are each independently F; Cl; Br; And < RTI ID = 0.0 > I. < / RTI >

본 명세서의 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 중합체가 고분자 전해질막에 포함되는 경우, 화학식 1의 R6 및 R7이 할로겐기이면 전자를 잘 끌어 수소이온의 이동을 용이하게 할 수 있으며, 고분자 전해질막의 구조를 강하게 할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R6 및 R7이 불소인 경우, 상기 장점이 극대화될 수 있다.In the case where the polymer containing the unit represented by the formula (1) is included in the polymer electrolyte membrane, if R 6 and R 7 in the formula (1) are halogen groups, it is possible to facilitate the transfer of hydrogen ions by attracting electrons, There is an advantage that the structure of the polymer electrolyte membrane can be strengthened. More specifically, according to one embodiment of the present specification, the case where the R 6 and R 7 is fluorine, and the above advantage it can be maximized.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n은 2 내지 10의 정수이다. 본 명세서의 다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 2 내지 6의 정수이다. In one embodiment of the present specification, n is an integer of 2 to 10. In another embodiment of the present disclosure, n is an integer from 2 to 6.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1의 단위를 포함하는 단량체는 n의 개수를 조절할 수 있다. 이 경우, 상기 괄호내의 구조의 길이를 조절하여, 고분자 전해질막의 상분리 현상을 용이하게 할 수 있는 역할을 할 수 있으며, 고분자 전해질막의 수소 이온의 이동을 용이하게 할 수 있다. 또한, 화학식 1의 단위를 포함하는 단량체는 괄호 내의 구조의 길이 조절에 따라서 반응성의 차이 및 최종 중합체의 물성을 필요에 따라서 조절할 수 있다. Monomers comprising units of formula (1) according to one embodiment of the present disclosure can control the number of n. In this case, the length of the structure in the parentheses can be adjusted to facilitate the phase separation of the polymer electrolyte membrane, and the hydrogen ion migration of the polymer electrolyte membrane can be facilitated. Further, the monomer containing the unit of the formula (1) can control the difference in reactivity and the physical properties of the final polymer according to the control of the length of the structure in the parentheses as necessary.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n은 2이다.In one embodiment of the present disclosure, n is 2.

다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 3이다. In another embodiment, n is three.

또 다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 4이다. In another embodiment, n is four.

다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 5이다. In another embodiment, n is 5.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 n은 6이다. In another embodiment, n is six.

다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 7이다. In another embodiment, n is 7.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n은 8이다. In one embodiment of the present disclosure, n is eight.

다른 실시상태에 있어서, 상기 n은 9이다. In another embodiment, n is 9.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n은 10이다. In one embodiment of the present disclosure, n is 10.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 A는 -SO3H 또는 -SO3 -M+ 이다.In one embodiment of the present specification, A is -SO 3 H or -SO 3 - M + .

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 A는 -SO3H이다. In yet one embodiment, the A is an -SO 3 H.

상기와 같이, 화학식 1 중 A가 -SO3H 또는 -SO3 -M+인 경우, 화학적으로 안정한 중합체를 형성할 수 있다. As described above, when A in formula (1) is -SO 3 H or -SO 3 - M + , a chemically stable polymer can be formed.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 M은 1족 원소이다.In one embodiment of the present disclosure, M is a Group 1 element.

본 명세서에서 1족 원소는 Li, Na 또는 K일 수 있다.In this specification, the Group 1 element may be Li, Na or K.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5 중 적어도 두 개는 할로겐기; 또는 히드록시기이다. In one embodiment of the present specification, at least two of R 1 to R 5 are a halogen group; Or a hydroxy group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R5 중 적어도 두 개는 할로겐기; 또는 히드록시기이고, 나머지는 수소이다. In one embodiment of the present specification, at least two of R 1 to R 5 are a halogen group; Or a hydroxy group, and the remainder is hydrogen.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R3은 할로겐기 또는 히드록시기이고, R2, R4 및 R5가 수소인 경우가 중합성 면에서 우수하다. In one embodiment of the present invention, the case where R 1 and R 3 are a halogen group or a hydroxyl group, and R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen is superior in terms of polymerization.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래되는 제1 단위는 하기 화학식 1-1 내지 1-9 중 어느 하나로 표시된다. In one embodiment of the present invention, the first unit derived from the compound represented by the formula (1) is represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-9).

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112017027925243-pat00030
Figure 112017027925243-pat00030

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112017027925243-pat00031
Figure 112017027925243-pat00031

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112017027925243-pat00032
Figure 112017027925243-pat00032

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure 112017027925243-pat00033
Figure 112017027925243-pat00033

[화학식 1-5][Formula 1-5]

Figure 112017027925243-pat00034
Figure 112017027925243-pat00034

[화학식 1-6][Chemical Formula 1-6]

Figure 112017027925243-pat00035
Figure 112017027925243-pat00035

[화학식 1-7][Chemical Formula 1-7]

Figure 112017027925243-pat00036
Figure 112017027925243-pat00036

[화학식 1-8][Chemical Formula 1-8]

Figure 112017027925243-pat00037
Figure 112017027925243-pat00037

[화학식 1-9][Chemical Formula 1-9]

Figure 112017027925243-pat00038
Figure 112017027925243-pat00038

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록은 상기 화학식 1로 표시되는 단위; 및 상기 화학식 4로 표시되는 화합물로부터 유래되는 단위를 포함한다. In one embodiment of the present invention, the hydrophilic block comprises a unit represented by Formula 1; And a unit derived from the compound represented by the formula (4).

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 S1은 -(L2)b-N+R11R12R13이다. In one embodiment of the present specification, S 1 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 .

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 S2는-(L2)b-N+R11R12R13이다. In another embodiment, S 2 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 S5는 -(L2)b-N+R11R12R13이다. In one embodiment of the present specification, S 5 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하며, 다른 단위를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 친수성 블록은 하기 화학식 3'으로 표시되는 화합물로부터 유래하는 단위를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the hydrophilic block includes a unit represented by Formula 1, and may further include another unit. For example, the hydrophilic block may further include a unit derived from a compound represented by the following formula (3 ').

[화학식 3'][Chemical Formula 3 ']

Figure 112017027925243-pat00039
Figure 112017027925243-pat00039

화학식 3'에 있어서,In formula (3 '),

A'1 및 A'2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이고, A ' 1 and A' 2 are the same or different from each other, and each independently represents a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group,

S'1 및 S'2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, S ' 1 and S' 2 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,

c' 및 d'는 각각 1 내지 4의 정수이고, c 'and d' are each an integer of 1 to 4,

c' 및 d'가 각각 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하며, When c 'and d' are each an integer of 2 or more, the structures in parentheses of 2 or more are the same or different from each other,

S'3 및 S'4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 알킬기; 또는 할로알킬기이다.S ' 3 and S' 4 are the same or different and are each independently hydrogen; A halogen group; An alkyl group; Or a haloalkyl group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 양이온성기 및 할로겐기를 포함하면 족하며, 그 위치는 한정되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the hydrophobic block may contain a cationic group and a halogen group, and its position is not limited.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체는 하기 화학식 A, B, C 또는 D로 표시되는 단위를 포함한다. In one embodiment of the present disclosure, the block polymer comprises a unit represented by the following formula (A), (B), (C), or (D).

[화학식 A](A)

Figure 112017027925243-pat00040
Figure 112017027925243-pat00040

[화학식 B][Chemical Formula B]

Figure 112017027925243-pat00041
Figure 112017027925243-pat00041

[화학식 C]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure 112017027925243-pat00042
Figure 112017027925243-pat00042

[화학식 D][Chemical Formula D]

Figure 112017027925243-pat00043
Figure 112017027925243-pat00043

화학식 A 내지 D에 있어서, In Formulas A to D,

X1, X2, L1, L2, a, b 및 n은 전술한 바와 동일하고, X 1 , X 2 , L 1 , L 2 , a, b and n are as defined above,

G는 상기 양이온성기와 동일하며, G is the same as the above-mentioned cationic group,

x 및 y는 각각 독립적으로 블록 중합체의 몰비율로서, 0 초과 1 미만의 실수이고, x and y are each independently a molar ratio of the block polymer and is a real number of more than 0 and less than 1,

x+y = 1이다.x + y = 1.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 화학식 A 내지 D의 G는

Figure 112017027925243-pat00044
,
Figure 112017027925243-pat00045
또는
Figure 112017027925243-pat00046
일 수 있다. In another embodiment, G in Formulas A through D is
Figure 112017027925243-pat00044
,
Figure 112017027925243-pat00045
or
Figure 112017027925243-pat00046
Lt; / RTI >

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13 및 R15는 알킬기이다.In one embodiment of the present invention, R11 to R13 and R15 are alkyl groups.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R13 및 R15는 메틸기이다.In one embodiment of the present invention, R11 to R13 and R15 are methyl groups.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 화학식 A 내지 D의 G는

Figure 112017027925243-pat00047
,
Figure 112017027925243-pat00048
또는
Figure 112017027925243-pat00049
일 수 있다.In another embodiment, G in Formulas A through D is
Figure 112017027925243-pat00047
,
Figure 112017027925243-pat00048
or
Figure 112017027925243-pat00049
Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시상태에 따른 고분자는 아래와 같은 구조를 가질 수 있다.The polymer according to one embodiment of the present invention may have the following structure.

Figure 112017027925243-pat00050
Figure 112017027925243-pat00050

Figure 112017027925243-pat00051
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Figure 112017027925243-pat00052
Figure 112017027925243-pat00052

Figure 112017027925243-pat00053
Figure 112017027925243-pat00053

Figure 112017027925243-pat00054
Figure 112017027925243-pat00054

Figure 112017027925243-pat00055
Figure 112017027925243-pat00055

Figure 112017027925243-pat00056
Figure 112017027925243-pat00056

Figure 112017027925243-pat00057
Figure 112017027925243-pat00057

Figure 112017027925243-pat00058
Figure 112017027925243-pat00058

Figure 112017027925243-pat00059
Figure 112017027925243-pat00059

Figure 112017027925243-pat00060
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Figure 112017027925243-pat00061
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Figure 112017027925243-pat00062
Figure 112017027925243-pat00062

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체 내에서 상기 친수성 블록과 소수성 블록은 1:0.001 내지 1:100 의 몰 비율로 포함된다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체 내에서 상기 친수성 블록과 소수성 블록은 1: 1 내지 1:0.001 몰 비율로 포함된다. 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체 내에서 상기 친수성 블록과 소수성 블록은 1:0.1 내지 1:0.01의 몰 비율로 포함된다.In one embodiment of the present disclosure, in the block polymer, the hydrophilic block and the hydrophobic block are contained in a molar ratio of 1: 0.001 to 1: 100. In one embodiment of the present invention, the hydrophilic block and the hydrophobic block are contained in the block polymer in a molar ratio of 1: 1 to 1: 0.001. In another embodiment, in the block polymer, the hydrophilic block and the hydrophobic block are contained in a molar ratio of 1: 0.1 to 1: 0.01.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체의 전체 중합체를 기준으로 소수성 블록이 0.1 몰% 내지 50 몰%로 포함되는 것이 바람직하며, 1 몰% 내지 10몰% 로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. In one embodiment of the present invention, it is preferable that the hydrophobic block is contained in an amount of 0.1 mol% to 50 mol%, more preferably 1 mol% to 10 mol%, based on the whole polymer of the block polymer.

이 경우, 블록 중합체의 이온 전달 능력을 상승시킬 수 있다.In this case, the ion transfer ability of the block polymer can be increased.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록 내에서 상기 화학식 1로 표시되는 단위는 상기 친수성 블록을 기준으로 0.01 몰% 내지 100 몰% 포함된다. In one embodiment of the present invention, the unit represented by the formula (1) in the hydrophilic block is contained in an amount of 0.01 to 100 mol% based on the hydrophilic block.

본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록의 수평균 분자량은 1,000 g/mol 내지 300,000 g/mol 이다. 구체적인 실시상태에 있어서, 2,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 이다. 또 다른 실시상태에 있어서, 2,500 g/mol 내지 50,000 g/mol 이다. In one embodiment of the present disclosure, the number average molecular weight of the hydrophilic block is from 1,000 g / mol to 300,000 g / mol. In a specific embodiment, from 2,000 g / mol to 100,000 g / mol. And in another embodiment from 2,500 g / mol to 50,000 g / mol.

본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록의 수평균 분자량은 1,000 g/mol 내지 300,000 g/mol 이다. 구체적인 실시상태에 있어서, 2,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 이다. 또 다른 실시상태에 있어서, 2,500 g/mol 내지 50,000 g/mol 이다. In one embodiment of the present disclosure, the number average molecular weight of the hydrophobic block is from 1,000 g / mol to 300,000 g / mol. In a specific embodiment, from 2,000 g / mol to 100,000 g / mol. And in another embodiment from 2,500 g / mol to 50,000 g / mol.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체는 브랜처(brancher)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 브랜처란 중합체 사슬을 연결 또는 가교하는 역할을 한다. In one embodiment of the present disclosure, the block polymer may further comprise a brancher. In the present specification, the branculan serves to link or crosslink the polymer chain.

본 명세서에서 상기 브랜처를 더 포함하는 블록 중합체의 경우에는 브랜처가 직접 중합체의 주쇄를 구성할 수 있으며, 박막의 기계적 집적도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 본 발명의 브랜치된 블록 중합체는 산 치환체(acid substituents)를 포함하지 않는 브랜치된 소수 블록(branched hydrophobic block)과 산 치환체를 포함하는 브랜치된 친수 블록(branched hydrophilic block)을 중합함으로써 후처리 술폰화 반응(post-sulfonation)이나 술폰화된 중합체(sulfonated polymer)의 가교반응(cross-linking)을 실시하지 않고 브랜처(brancher)가 중합체의 주사슬을 직접 구성하며, 박막의 기계적 집적도를 유지시켜주는 소수 블록과 박막에 이온전도성을 부여하는 친수 블록이 교대로 화학적 결합으로 이어지게 된다.In the present specification, in the case of the block polymer further comprising the above-mentioned brancer, the brancer can constitute the main chain of the direct polymer and can improve the mechanical integration degree of the thin film. Specifically, the branched block polymer of the present invention can be obtained by polymerizing a branched hydrophilic block containing an acid substituent and a branched hydrophobic block containing no acid substituents, Without a post-sulfonation or cross-linking of the sulfonated polymer, a brancher can directly constitute the main chain of the polymer and maintain the mechanical integrity of the thin film The hydrophilic block that gives ion conductivity to the minority block and the thin film is alternately connected to the chemical bond.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 블록 중합체는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물로부터 유래되는 브랜처; 또는 하기 화학식 7로 표시되는 브랜처를 더 포함한다. In one embodiment of the present disclosure, the block polymer is selected from the group consisting of a branche derived from a compound represented by the following formula (6); Or a branche represented by the following general formula (7).

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112017027925243-pat00063
Figure 112017027925243-pat00063

[화학식 7](7)

Figure 112017027925243-pat00064
Figure 112017027925243-pat00064

화학식 6 및 7에 있어서, In formulas (6) and (7)

X는 -S-; -O-; -CO-; -SO-; -SO2-; -NR'-; 탄화수소계 또는 불소계 결합체이며, X is -S-; -O-; -CO-; -SO-; -SO 2 -; -NR'-; A hydrocarbon-based or fluorine-

l은 0 내지 10의 정수이고, 1 is an integer of 0 to 10,

l이 2 이상인 경우, 2 이상의 X는 서로 동일하거나 상이하며, When l is 2 or more, two or more X's are the same as or different from each other,

Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 NR'R", 히드록시기 및 할로겐기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 1 또는 2 이상 치환된 방향족고리; 또는 히드록시기 및 할로겐기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 1 또는 2 이상 치환된 지방족 고리이고, Y 1 and Y 2 are the same or different and are each independently selected from the group consisting of an aromatic ring substituted by one or more substituents selected from the group consisting of NR'R ", a hydroxyl group and a halogen group, or a group selected from the group consisting of a hydroxyl group and a halogen group An aliphatic ring substituted by one or two or more substituents,

R' 및 R"은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기로 치환된 방향족고리; 또는 할로겐기로 치환된 지방족 고리이고,R 'and R " are the same or different from each other and each independently represents hydrogen, an aromatic ring substituted with a halogen group, or an aliphatic ring substituted with a halogen group,

Z는 3가의 유기기이다. Z is a trivalent organic group.

본 명세서의 상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. Illustrative examples of such substituents are described below, but are not limited thereto.

본 명세서에서, 상기 "유래"란 화합물의 결합이 끊기거나, 치환기가 떨어져 나가면서 새로운 결합이 발생하는 것을 의미하며, 상기 화합물로부터 유래되는 단위는 중합체의 주쇄에 연결되는 단위를 의미할 수 있다. 상기 단위는 중합체 내 주쇄에 포함되어 중합체를 구성할 수 있다. In the present specification, the term "derived" means that the bond of the compound is broken or a new bond is formed as the substituent is released, and the unit derived from the compound may mean a unit connected to the main chain of the polymer. The unit may be included in the main chain in the polymer to constitute the polymer.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래되는 단위란, R1 내지 R5 중 적어도 2개가 할로겐기인 경우, 할로겐기가 떨어져 나가면서, 중합체의 주쇄와 연결되는 것을 의미할 수 있다. 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래되는 단위란, R1 내지 R5 중 적어도 2개가 히드록시기인 경우, 할로겐기를 갖고 있는 공단량체(comonomer)의 할로겐기를 떨어뜨려 중합체의 주쇄와 연결되는 것을 의미할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the unit derived from the compound represented by the formula (1) means that when at least two of R 1 to R 5 are a halogen group, the halogen group is connected to the main chain of the polymer while falling off . In another embodiment, when at least two of R 1 to R 5 are hydroxyl groups, the unit derived from the compound represented by the above-mentioned formula (1) means that the halogen group of a comonomer having a halogen group is dropped, And the like.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물로부터 유래되는 단위란, E1 및 E2가 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이고, 티올기 또는 히드록시기의 탈수소화되면서, 중합체 주쇄와 연결되는 것을 의미할 수 있다. 상기 유래되는 단위는 탄수소화 되면서 중합체의 주쇄와 연결되는 것을 의미하는 것도 포함하고, 산처리, 열처리 등의 후처리를 통하여 주쇄와 연결되는 부위를 변형시키는 것도 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the unit derived from the compound represented by the general formula (4) is a compound wherein E 1 and E 2 are a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group, which is dehydrogenated with a thiol group or a hydroxyl group, and is connected to the polymer main chain. The term " unit derived from " means that the resulting unit is connected to the main chain of the polymer while being hydrogenated, and may include a modification of a site connected to the main chain through post-treatment such as acid treatment or heat treatment.

예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, E1 또는 E2가 히드록시기인 경우에는 중합체 주쇄에서 -O-의 연결기가 구비될 수 있으며, E1 및 E2가 티올기인 경우에는 중합체 주쇄에서 -S-의 연결기가 구비될 수 있다. 또한, 필요에 따라 산처리를 통하여, 중합체 주쇄의 -S-의 연결기를 -SO2-로 변환시킬 수 있다.For example, in one embodiment of the present disclosure, when E 1 or E 2 is a hydroxy group, a linking group of -O- may be provided in the polymer main chain, and when E 1 and E 2 are thiol groups, -S - may be provided. If necessary, the linking group of -S- in the polymer main chain can be converted into -SO 2 - through an acid treatment.

또한, 구체적으로 본 명세서에서 상기 화학식 6의 화합물로부터 유래되는 브랜처는 상기 Y1 및 Y2 각각의 할로겐기로 치환된 방향족 고리; 또는 할로겐기로 치환된 지방족 고리 중 할로겐기가 방향족 고리 또는 지방족 고리에서 떨어져 나가면서, 브랜처로서 작용할 수 있다. 구체적으로 2 이상의 할로겐기가 떨어져 나가면서 중합체 내에서 브랜처로 작용할 수 있다. Specifically, in the present specification, the branche derived from the compound of the formula (6) is an aromatic ring substituted with a halogen group of each of Y1 and Y2; Or a halogen group of an aliphatic ring substituted by a halogen group may act as a branching agent while being separated from an aromatic ring or an aliphatic ring. Specifically, two or more halogen groups may be released and act as a branching agent in the polymer.

상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The term " substituted " means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the substituted position is not limited as long as the substituent is a substitutable position, , Two or more substituents may be the same as or different from each other.

본 명세서에서 탄화수소계는 탄소와 수소로만 이루어진 유기 화합물을 의미하며, 직쇄, 분지쇄, 환형 탄화수소 등이 있으며, 이를 한정하지 않는다. 또한, 단일 결합, 이중결합 또는 삼중결합을 포함할 수 있으며 이를 한정하지 않는다.In the present specification, the term "hydrocarbon-based" means an organic compound consisting solely of carbon and hydrogen, and includes, but is not limited to, straight chain, branched chain, and cyclic hydrocarbon. It may also include, but is not limited to, a single bond, a double bond or a triple bond.

본 명세서에서 불소계 결합체는 상기 탄화수소계에서 탄소-수소 결합이 일부 또는 전부가 불소로 치환된 것을 의미한다. In the present specification, the fluorine-based conjugate means that the carbon-hydrogen bond in the hydrocarbon system is partially or wholly substituted with fluorine.

본 명세서에서 상기 방향족 고리는 방향족 탄화수소고리 또는 방향족 헤테로고리일 수 있으며, 단환 또는 다환일 수 있다. In the present specification, the aromatic ring may be an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and may be monocyclic or polycyclic.

구체적으로 방향족 탄화수소고리로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 등의 단환식 방향족 및 나프틸기, 비나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기, 아세나프타센닐기, 트리페닐렌기, 플루오란텐(fluoranthene)기 등의 다환식 방향족 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다. Specific examples of the aromatic hydrocarbon ring include monocyclic aromatic and naphthyl groups such as phenyl group, biphenyl group and terphenyl group, binaphthyl group, anthracenyl group, phenanthrenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, tetracenyl group, , A fluorenyl group, an acenaphthacenyl group, a triphenylene group, a fluoranthene group, and the like, but are not limited thereto.

본 명세서에서 방향족 헤테로고리는 상기 방향족 탄화수소고리에서 탄소원자 대신에 헤테로 원자 예컨대, O, S, N, Se 등을 1 이상 포함하는 구조를 의미한다. 구체적으로 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난트롤린기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.As used herein, the aromatic heterocycle means a structure containing at least one heteroatom such as O, S, N, Se, etc. instead of a carbon atom in the aromatic hydrocarbon ring. Specific examples include a thiophene group, a furane group, a furyl group, an imidazole group, a thiazole group, an oxazole group, an oxadiazole group, a triazole group, a pyridyl group, a bipyridyl group, a pyrimidyl group, A pyridazinyl group, an isoquinoline group, an indole group, a pyrazinyl group, a pyrazinyl group, a pyrazinyl group, a quinolinyl group, a quinazolinyl group, a quinoxalinyl group, a phthalazinyl group, a pyridopyrimidinyl group, A benzothiazole group, a benzothiophene group, a benzofuranyl group, a phenanthroline group, an isoxazolyl group, a thiadiazolyl group, a thiadiazolyl group, a benzothiazolyl group, A phenothiazinyl group, and a dibenzofuranyl group, but the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서 상기 지방족 고리는 지방족 탄화수소고리 또는 지방족 헤테로고리일 수 있으며, 단환 또는 다환일 수 있다. 상기 지방족 고리의 예시로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있으며 이를 한정하지 않는다. In the present specification, the aliphatic ring may be an aliphatic hydrocarbon ring or an aliphatic heterocyclic ring, and may be monocyclic or polycyclic. Examples of the aliphatic ring include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like, but are not limited thereto.

본 명세서에서 유기기로는 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 아릴기, 아랄킬기 등을 들 수 있다. 이 유기기는 상기 유기기 중에 헤테로 원자 등의 탄화수소기 이외의 결합이나 치환기를 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 유기기는 직쇄상, 분기쇄상, 환상 중 어느 것이어도 된다.Examples of the organic group in the present specification include an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group, and an aralkyl group. The organic group may contain a bond or a substituent other than a hydrocarbon group such as a hetero atom in the organic group. The organic group may be linear, branched or cyclic.

본 명세서에서 3가의 유기기란 유기 화합물에 결합 위치가 3개 있는 3가기를 의미한다.In the present specification, a trivalent organic group means a trivalent organic group having three bonding sites.

또한, 상기 유기기는 환상구조를 형성할 수도 있으며, 환상 구조를 형성할 수도 있으며, 발명의 효과가 손상되지 않는한 헤테로 원자를 포함하여 결합을 형성할 수 있다. The organic group may form a cyclic structure, may form a cyclic structure, and may form a bond including a heteroatom unless the effect of the invention is impaired.

구체적으로 산소 원자, 질소 원자, 규소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하는 결합을 들 수 있다. 구체예로는, 에테르 결합, 티오에테르 결합, 카르보닐 결합, 티오카르보닐 결합, 에스테르 결합, 아미드 결합, 우레탄 결합, 이미노 결합(-N=CR-: R는 수소 원자 또는 유기기를 나타낸다), 카보네이트 결합, 설포닐 결합, 설피닐 결합, 아조 결합 등을 들 수 있으며, 이를 한정하지 않는다. Specifically, a bond containing a hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom, or a silicon atom. Specific examples thereof include an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, an imino bond (-N═CR-: R represents a hydrogen atom or an organic group) A carbonate bond, a sulfonyl bond, a sulfinyl bond, an azo bond, and the like.

상기 환상 구조로는 전술한 방향족 고리, 지방족고리 등이 있을 수 있으며, 단환 또는 다환일 수 있다. The cyclic structure may be an aromatic ring, an aliphatic ring, or the like, and may be monocyclic or polycyclic.

본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기 및 헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. In the present specification, the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 50. Specific examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, pentyl, hexyl and heptyl.

본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.In the present specification, the alkenyl group may be straight-chain or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 40. Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, Butenyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, (Diphenyl-1-yl) vinyl-1-yl, stilbenyl, stilenyl, and the like.

본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 특히 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the present specification, the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 60 carbon atoms, and in particular, there is a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like, but is not limited thereto.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 l은 3 이상이다.In one embodiment of the present specification, l is 3 or more.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X는 -S-이다. In one embodiment of the present disclosure, X is -S-.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X는 할로알킬렌기이다.In another embodiment, X is a haloalkylene group.

보다 구체적으로, 상기 X는 -CF3CF3-일 수 있다.More specifically, X may be -CF 3 CF 3 -.

또 다른 실시상태에 있어서, 상기 X는 -CH2-이다. In another embodiment, X is -CH 2 - a.

본 명세서의 다른 실시상태에 있어서, 상기 X는 NR'이다. In another embodiment of the present disclosure, X is NR '.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 NR'R"이다.In one embodiment of the present specification, Y1 and Y2 are the same as or different from each other, and each independently NR'R ".

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 할로겐 치환 방향족 고리이다.In one embodiment of the present invention, Y1 and Y2 are the same or different from each other and each independently a halogen-substituted aromatic ring.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 불소 치환된 방향족 탄화수소고리이다.In one embodiment of the present specification, Y1 and Y2 are the same or different and are each independently a fluorine-substituted aromatic hydrocarbon ring.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Y1 및 Y2는 각각 불소 치환된 페닐기이다. 구체적으로 2,4-페닐, 2,6-페닐, 2,3-페닐, 3,4-페닐 등이 있으며 이를 한정하지 않는다. In another embodiment, Y1 and Y2 are each a fluorine-substituted phenyl group. Specific examples thereof include 2,4-phenyl, 2,6-phenyl, 2,3-phenyl, 3,4-phenyl, and the like.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 하기 구조 중 어느 하나로 표시될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 6 may be represented by any one of the following structures.

Figure 112017027925243-pat00065
Figure 112017027925243-pat00065

상기 구조에 있어서, X 및 l은 화학식 6에서 정의한 바와 동일하고,In the above structure, X and 1 are the same as defined in formula (6)

R""의 정의는 화학식 6의 R의 정의와 같다. The definition of R " " is the same as that of R in formula (6).

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7의 Z는 하기 화학식 7-1 내지 7-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, Z in the formula (7) may be represented by any one of the following formulas (7-1) to (7-4).

[화학식 7-1][Formula 7-1]

Figure 112017027925243-pat00066
Figure 112017027925243-pat00066

[화학식 7-2][Formula 7-2]

Figure 112017027925243-pat00067
Figure 112017027925243-pat00067

[화학식 7-3][Formula 7-3]

Figure 112017027925243-pat00068
Figure 112017027925243-pat00068

[화학식 7-4][Chemical Formula 7-4]

Figure 112017027925243-pat00069
Figure 112017027925243-pat00069

상기 화학식 7-1 내지 7-4에 있어서,In the general formulas (7-1) to (7-4)

L11 내지 L17은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; -S-; -O-; -CO-; 또는 -SO2-이고, L 11 to L 17 are the same as or different from each other, and are each independently a direct bond; -S-; -O-; -CO-; Or -SO 2 - and,

R100 내지 R110은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고, R 100 to R 110 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group,

r100, r101, r102, r105, r107, r108 및 r109는 각각 1 내지 4의 정수이며, r100, r101, r102, r105, r107, r108 and r109 are each an integer of 1 to 4,

r103, r104, r106 및 r110는 각각 1 내지 3의 정수이고, r103, r104, r106 and r110 are each an integer of 1 to 3,

r100 내지 r110가 각각 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 괄호내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.When each of r100 to r110 is an integer of 2 or more, the structures in parentheses of 2 or more are the same or different from each other.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L11은 -CO-이다. In one embodiment of the present specification, L < 11 > is -CO-.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L11은 -SO2-이다. In another embodiment, L 11 is -SO 2 -.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L11은 -S-이다. In another embodiment, L 11 is -S-.

또 다른 실시상태에 있어서, 상기 L12는 -CO-이다. In another embodiment, L < 12 > is -CO-.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L12는 -SO2-이다. In another embodiment, L 12 is -SO 2 -.

또 다른 실시상태에 있어서, 상기 L12는 -S-이다. In another embodiment, L 12 is -S-.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L13은 -CO-이다. In one embodiment of the present disclosure, L 13 is -CO-.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L13은 -SO2-이다. In another embodiment, L 13 is -SO 2 -.

또 다른 실시상태에 있어서, 상기 L13은 -S-이다. In another embodiment, L 13 is -S-.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L14는 -CO-이다. In one embodiment of the present disclosure, L < 14 > is -CO-.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L14는 -SO2-이다.In another embodiment, L 14 is -SO 2 -.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L15는 직접결합이다. In one embodiment of the present specification, L < 15 > is a direct bond.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L16은 직접결합이다. In another embodiment, L < 16 > is a direct bond.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L17은 직접결합이다. In another embodiment, L 17 is a direct bond.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R100 내지 R110은 수소이다.In one embodiment of the present specification, R 100 to R 110 are hydrogen.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R106은 할로겐기이다.In one embodiment of the present specification, R 106 is a halogen group.

또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R106은 불소이다.In another embodiment, R < 106 > is fluorine.

또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 7로 표시되는 브랜처는 하기 구조 중 어느 하나로 표시될 수 있다.Further, in one embodiment of the present invention, the branching agent represented by the general formula (7) may be represented by any one of the following structures.

Figure 112017027925243-pat00070
,
Figure 112017027925243-pat00071
,
Figure 112017027925243-pat00070
,
Figure 112017027925243-pat00071
,

Figure 112017027925243-pat00072
,
Figure 112017027925243-pat00073
,
Figure 112017027925243-pat00074
,
Figure 112017027925243-pat00072
,
Figure 112017027925243-pat00073
,
Figure 112017027925243-pat00074
,

Figure 112017027925243-pat00075
,
Figure 112017027925243-pat00076
,
Figure 112017027925243-pat00077
.
Figure 112017027925243-pat00075
,
Figure 112017027925243-pat00076
,
Figure 112017027925243-pat00077
.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 중합체의 중량평균분자량은 500 g/mol 내지 5,000,000 g/mol 이다. 본 명세서의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 중합체의 중량평균 분자량은 10,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol이다. 상기 중합체의 중량평균 분자량이 상기의 범위인 경우에는 상기 중합체를 포함하는 전해질막의 기계적인 물성이 저하되지 않으며, 적절한 고분자의 용해도를 유지하여, 전해질막의 제조가 용이할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the weight average molecular weight of the polymer is from 500 g / mol to 5,000,000 g / mol. In another embodiment of the present disclosure, the weight average molecular weight of the polymer is from 10,000 g / mol to 3,000,000 g / mol. When the weight average molecular weight of the polymer is in the above range, the mechanical properties of the electrolyte membrane containing the polymer are not lowered, the solubility of the appropriate polymer is maintained, and the electrolyte membrane can be easily produced.

또한, 본 명세서는 전술한 블록 중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 제공한다. The present specification also provides a polymer electrolyte membrane comprising the above-described block polymer.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1을 표시하는 단위를 포함하는 블록 중합체를 포함하는 경우에는 높은 기계적 강도와 높은 이온 전도도를 갖으며, 전해질막의 상분리 현상을 용이하게 할 수 있다. When a block polymer containing a unit represented by the formula (1) according to an embodiment of the present invention is included, it has a high mechanical strength and a high ion conductivity and can facilitate the phase separation of the electrolyte membrane.

본 명세서에서 "전해질막"은 이온을 교환할 수 있는 막으로서, 막, 이온교환막, 이온전달막, 이온 전도성 막, 분리막, 이온교환 분리막, 이온전달 분리막, 이온 전도성 분리막, 이온 교환 전해질막, 이온전달 전해질막 또는 이온 전도성 전해질막 등을 포함한다.As used herein, the term " electrolyte membrane " is a membrane capable of ion exchange, and includes a membrane, an ion exchange membrane, an ion transport membrane, an ion conductive membrane, a membrane, an ion exchange membrane, A transfer electrolyte membrane, an ion conductive electrolyte membrane, and the like.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 고분자 전해질막은 상기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 친수성 블록; 및 적어도 하나의 양이온성 측쇄를 포함하는 소수성 블록을 포함하는 블록 중합체를 포함하는 것을 제외하고, 당 기술분야에 알려진 재료 및/또는 방법을 이용하여 제조될 수 있다. The polymer electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention comprises a hydrophilic block containing the unit represented by Formula 1; And a block polymer comprising a hydrophobic block comprising at least one cationic side chain, with the proviso that the hydrophobic block comprises at least one cationic side chain.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 전해질막의 이온 전도도는 0.01 S/cm 이상 0.5 S/cm 이하이다. 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 이온 전도도는 0.01 S/cm 이상 0.3 S/cm 이하이다.According to one embodiment of the present invention, the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane is 0.01 S / cm or more and 0.5 S / cm or less. In another embodiment, the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane is 0.01 S / cm or more and 0.3 S / cm or less.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 이온 전도도는 가습 조건에서 측정될 수 있다. 본 명세서에서 가습 조건이란 상대 습도(RH) 10% 내지 100%를 의미할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane can be measured under a humidifying condition. In the present specification, the humidifying condition may mean a relative humidity (RH) of 10% to 100%.

또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 이온교환용량(IEC) 값은 0.01 mmol/g 내지 5 mmol/g이다. 상기 이온교환용량값의 범위를 갖는 경우에는 상기 고분자 전해질막에서의 이온 채널이 형성되고, 중합체가 이온 전도도를 나타낼 수 있다. In one embodiment of the present invention, the ion exchange capacity (IEC) value of the polymer electrolyte membrane is 0.01 mmol / g to 5 mmol / g. When the ion exchange capacity value is in the range, the ion channel in the polymer electrolyte membrane is formed, and the polymer can exhibit ion conductivity.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 두께는 1 ㎛ 내지 500 ㎛이다. 상기 범위 두께의 고분자 전해질막은 전기적 쇼트(Electric Short) 및 전해질 물질의 크로스오버(Cross Over)를 저하시키고, 우수한 양이온 전도도 특성을 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the polymer electrolyte membrane is 1 탆 to 500 탆. The polymer electrolyte membrane having the above-described range of thickness can reduce electric short and cross-over of the electrolyte material and exhibit excellent cation conductivity.

본 명세서는 또한, 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 전술한 고분자 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체를 제공한다. The disclosure also includes an anode; Cathode; And the above-described polymer electrolyte membrane provided between the anode and the cathode.

막-전극 접합체(MEA)는 연료와 공기의 전기화학 촉매 반응이 일어나는 전극(캐소드와 애노드)과 수소 이온의 전달이 일어나는 고분자 막의 접합체를 의미하는 것으로서, 전극(캐소드와 애노드)과 전해질막이 접착된 단일의 일체형 유니트(unit)이다.The membrane-electrode assembly (MEA) means a junction body of an electrode (cathode and anode) where an electrochemical catalytic reaction of fuel and air takes place and a polymer membrane in which hydrogen ions are transferred, and the electrode (cathode and anode) It is a single integral unit.

본 명세서의 상기 막-전극 접합체는 애노드의 촉매층과 캐소드의 촉매층이 전해질막에 접촉하도록 하는 형태로서, 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 상기 캐소드; 애노드; 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 위치하는 전해질막을 밀착시킨 상태에서 100℃ 내지 400℃로 열압착하여 제조될 수 있다.The membrane-electrode assembly of the present invention can be produced by a conventional method known in the art, such that the catalyst layer of the anode and the catalyst layer of the cathode are in contact with the electrolyte membrane. For example, the cathode; Anode; And an electrolyte membrane positioned between the cathode and the anode in close contact with each other at 100 ° C to 400 ° C.

애노드 전극은 애노드 촉매층과 애노드 기체확산층을 포함할 수 있다. 애노드 기체확산층은 다시 애노드 미세 기공층과 애노드 전극 기재를 포함할 수 있다. The anode electrode may include an anode catalyst layer and an anode gas diffusion layer. The anode gas diffusion layer may again include an anode microporous layer and an anode electrode substrate.

캐소드 전극은 캐소드 촉매층과 캐소드 기체확산층을 포함할 수 있다. 캐소드 기체확산층은 다시 캐소드 미세 기공층과 캐소드 전극 기재를 포함할 수 있다.The cathode electrode may include a cathode catalyst layer and a cathode gas diffusion layer. The cathode gas diffusion layer may again include a cathode microporous layer and a cathode electrode substrate.

도 1은 연료전지의 전기 발생 원리를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막 전극 접합체(MEA)인데, 이는 전해질막(100)과 이 전해질막(100)의 양면에 형성되는 애노드(200a) 및 캐소드(200b) 전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1을 참조하면, 애노드(200a)에서는 수소 또는 메탄올, 부탄과 같은 탄화수소 등의 연료의 산화 반응이 일어나 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 발생하고, 수소 이온은 전해질막(100)을 통해 캐소드(200b)로 이동한다. 캐소드(200b)에서는 전해질막(100)을 통해 전달된 수소 이온과, 산소와 같은 산화제 및 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.FIG. 1 schematically shows an electricity generating principle of a fuel cell. In a fuel cell, a basic unit for generating electricity is a membrane electrode assembly (MEA), which includes an electrolyte membrane 100 and an electrolyte membrane 100, And an anode 200a and a cathode 200b electrodes formed on both sides of the cathode 200a. 1 showing the principle of electricity generation of a fuel cell, in the anode 200a, oxidation reaction of hydrogen such as hydrogen or hydrocarbons such as methanol and butane occurs, hydrogen ions (H +) and electrons (e-) are generated, The hydrogen ions move through the electrolyte membrane 100 to the cathode 200b. In the cathode 200b, hydrogen ions transferred through the electrolyte membrane 100 react with an oxidizing agent such as oxygen and electrons to generate water. This reaction causes electrons to migrate to the external circuit.

상기 애노드 전극의 촉매층은 연료의 산화 반응이 일어나는 곳으로, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 캐소드 전극의 촉매층은 산화제의 환원 반응이 일어나는 곳으로, 백금 또는 백금-전이금속 합금이 촉매로 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 촉매들은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 탄소계 담체에 담지되어 사용될 수 있다.The catalyst layer of the anode electrode is preferably a catalyst selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum- Lt; / RTI > The catalyst layer of the cathode electrode is a place where a reduction reaction of an oxidizing agent occurs, and a platinum or platinum-transition metal alloy can be preferably used as a catalyst. The catalysts can be used not only by themselves but also by being supported on a carbon-based carrier.

촉매층을 도입하는 과정은 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데, 예를 들면 촉매 잉크를 전해질막에 직접적으로 코팅하거나 기체확산층에 코팅하여 촉매층을 형성할 수 있다. 이때 촉매 잉크의 코팅 방법은 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 스프레이 코팅, 테이프 캐스팅, 스크린 프린팅, 블레이드 코팅, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 방법 등을 사용할 수 있다. 촉매 잉크는 대표적으로 촉매, 폴리머 이오노머(polymer ionomer) 및 용매로 이루어질 수 있다.The process of introducing the catalyst layer can be performed by a conventional method known in the art. For example, the catalyst ink may be directly coated on the electrolyte membrane or coated on the gas diffusion layer to form the catalyst layer. The method of coating the catalyst ink is not particularly limited, but spray coating, tape casting, screen printing, blade coating, die coating or spin coating may be used. The catalyst ink may typically consist of a catalyst, a polymer ionomer and a solvent.

상기 기체확산층은 전류전도체로서의 역할과 함께 반응 가스와 물의 이동 통로가 되는 것으로, 다공성의 구조를 가진다. 따라서, 상기 기체확산층은 도전성 기재를 포함하여 이루어질 수 있다. 도전성 기재로는 탄소 페이퍼(Carbon paper), 탄소 천(Carbon cloth) 또는 탄소 펠트(Carbon felt)가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 기체확산층은 촉매층 및 도전성 기재 사이에 미세기공층을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 미세기공층은 저가습 조건에서의 연료전지의 성능을 향상시키기 위하여 사용될 수 있으며, 기체확산층 밖으로 빠져나가는 물의 양을 적게 하여 전해질막이 충분한 습윤 상태에 있도록 하는 역할을 한다.The gas diffusion layer serves as a current conductor and serves as a passage for reacting gas and water, and has a porous structure. Therefore, the gas diffusion layer may include a conductive base material. As the conductive substrate, carbon paper, carbon cloth or carbon felt can be preferably used. The gas diffusion layer may further include a microporous layer between the catalyst layer and the conductive base. The microporous layer can be used to improve the performance of the fuel cell under low humidification conditions and serves to reduce the amount of water flowing out of the gas diffusion layer to make the electrolyte membrane sufficiently wet.

본 명세서의 일 실시상태는 2 이상의 막-전극 접합체; 상기 막-전극 접합체들 사이에 구비되는 바이폴라 플레이트를 포함하는 스택; 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료공급부; 및 상기 스택으로 산화제를 공급하는 산화제공급부를 포함하는 고분자 전해질형 연료전지를 제공한다. One embodiment of the present disclosure includes at least two membrane-electrode assemblies; A stack including a bipolar plate disposed between the membrane-electrode assemblies; A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And an oxidant supply unit for supplying an oxidant to the stack.

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 즉 연료전지는 연료가스와 산화제를 사용하고, 이들의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 전력을 생산하는 발전 방식이다. Fuel cells are energy conversion devices that convert the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. That is, a fuel cell uses a fuel gas and an oxidizing agent, and generates electricity using electrons generated during the oxidation-reduction reaction.

연료전지는 전술한 막-전극 접합체(MEA)를 사용하여 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기에서 제조된 막전극 접합체(MEA)와 바이폴라 플레이트(bipolar plate)로 구성하여 제조될 수 있다.The fuel cell can be manufactured according to a conventional method known in the art using the above-described membrane-electrode assembly (MEA). For example, the membrane electrode assembly (MEA) and the bipolar plate may be fabricated.

본 명세서의 연료전지는 스택, 연료공급부 및 산화제공급부를 포함하여 이루어진다.The fuel cell of the present invention comprises a stack, a fuel supply, and an oxidant supply.

도 3은 연료전지의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지는 스택(60), 산화제 공급부(70) 및 연료 공급부(80)를 포함하여 이루어진다.3 schematically shows the structure of a fuel cell, which includes a stack 60, an oxidant supply unit 70, and a fuel supply unit 80. [

스택(60)은 상술한 막 전극 접합체를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 막 전극 접합체가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 세퍼레이터는 막 전극 접합체들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 막 전극 접합체로 전달하는 역할을 한다.The stack 60 includes one or more of the membrane electrode assemblies described above and includes a separator interposed therebetween when two or more membrane electrode assemblies are included. The separator serves to prevent the membrane electrode assemblies from being electrically connected and to transfer the fuel and oxidant supplied from the outside to the membrane electrode assembly.

산화제 공급부(70)는 산화제를 스택(60)으로 공급하는 역할을 한다. 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 펌프(70)로 주입하여 사용할 수 있다.The oxidant supply part 70 serves to supply the oxidant to the stack 60. As the oxidizing agent, oxygen is typically used, and oxygen or air can be injected into the pump 70 and used.

연료 공급부(80)는 연료를 스택(60)으로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(81) 및 연료 탱크(81)에 저장된 연료를 스택(60)으로 공급하는 펌프(82)로 구성될 수 있다. 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다.The fuel supply unit 80 serves to supply the fuel to the stack 60 and includes a fuel tank 81 for storing the fuel and a pump 82 for supplying the fuel stored in the fuel tank 81 to the stack 60 Lt; / RTI > As the fuel, gas or liquid hydrogen or hydrocarbon fuel may be used. Examples of hydrocarbon fuels include methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.

상기 연료전지는 고분자 전해질 연료전지, 직접 액체 연료전지, 직접 메탄올 연료전지, 직접 개미산 연료전지, 직접 에탄올 연료전지, 또는 직접 디메틸에테르 연료전지 등이 가능하다.The fuel cell may be a polymer electrolyte fuel cell, a direct liquid fuel cell, a direct methanol fuel cell, a direct formic acid fuel cell, a direct ethanol fuel cell, or a direct dimethyl ether fuel cell.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질막을 연료전지의 이온교환막으로 사용하였을 때 전술한 효과를 나타낼 수 있다.When the electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention is used as an ion exchange membrane of a fuel cell, the above-described effect can be obtained.

또한, 본 명세서의 일 실시상태는 양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극 셀; 음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극 셀; 및 상기 양극 셀과 상기 음극 셀 사이에 구비되는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고분자 전해질막을 포함하는 레독스 플로우 전지를 제공한다.In addition, one embodiment of the present disclosure includes a positive electrode cell including a positive electrode and a positive electrode electrolyte; A negative electrode cell comprising a negative electrode and a negative electrode electrolyte; And a polymer electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention provided between the anode cell and the cathode cell.

레독스 플로우 전지(산화-환원 흐름 전지, Redox Flow Battery)는 전해액에 포함되어 있는 활성물질이 산화-환원되어 충전-방전되는 시스템으로 활성물질의 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 저장시키는 전기화학적 축전 장치이다. 레독스 플로우 전지는 산화상태가 다른 활성물질을 포함하는 전해액이 이온교환막을 사이에 두고 만날 때 전자를 주고받아 충전과 방전이 되는 원리를 이용한다. 일반적으로 레독스 플로우 전지는 전해액이 담겨있는 탱크와 충전과 방전이 일어나는 전지 셀, 그리고 전해액을 탱크와 전지 셀 사이에 순환시키기 위한 순환펌프로 구성되고, 전지 셀의 단위셀은 전극, 전해질 및 이온교환막을 포함한다.Redox Flow Battery (Redox Flow Battery) is a system in which an active substance contained in an electrolyte is oxidized-reduced to be charged and discharged. An electrochemical storage device that stores chemical energy of an active material directly as electric energy to be. The redox flow battery utilizes the principle of charging and discharging electrons by receiving electrons when an electrolyte containing an active material having a different oxidation state meets the ion exchange membrane. Generally, a redox flow battery is composed of a tank containing an electrolyte solution, a battery cell in which charging and discharging occur, and a circulation pump circulating the electrolyte between the tank and the battery cell, and the unit cell of the battery cell includes an electrode, Exchange membrane.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질막을 레독스 플로우 전지의 이온교환막으로 사용하였을 때 전술한 효과를 나타낼 수 있다.When the electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention is used as the ion exchange membrane of the redox flow cell, the above-described effect can be obtained.

본 명세서의 레독스 플로우 전지는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고분자 전해질막을 포함하는 것을 제외하고는, 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다.The redox flow cell of the present specification can be produced according to a conventional method known in the art, except that it includes a polymer electrolyte membrane according to one embodiment of the present specification.

도 2에 도시한 바와 같이, 레독스 플로우 전지는 전해질막(31)에 의해 양극 셀(32)과 음극 셀(33)로 나뉘어진다. 양극 셀(32)과 음극 셀(33)은 각각 양극과 음극을 포함한다. 양극 셀(32)은 파이프를 통해 양극 전해액(41)을 공급 및 방출하기 위한 양극 탱크(10)에 연결되어 있다. 음극 셀(33) 또한, 파이프를 통해 음극 전해액(42)을 공급 및 방출하기 위한 음극 탱크(20)에 연결되어 있다. 전해액은 펌프(11, 21)를 통해 순환되고, 이온의 산화수가 변화되는 산화/환원 반응(즉, 레독스 반응)이 일어남으로써 양극과 음극에서 충전 및 방전이 일어난다.2, the redox flow battery is divided into a positive electrode cell 32 and a negative electrode cell 33 by an electrolyte film 31. As shown in FIG. The anode cell 32 and the cathode cell 33 each include an anode and a cathode. The anode cell (32) is connected to the anode tank (10) for supplying and discharging the anode electrolyte (41) through a pipe. The cathode cell 33 is also connected to a cathode tank 20 for supplying and discharging the cathode electrolyte 42 through a pipe. The electrolytic solution is circulated through the pumps 11 and 21, and an oxidation / reduction reaction (that is, a redox reaction) in which the oxidation number of ions is changed occurs, thereby charging and discharging occur in the anode and the cathode.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings. However, the embodiments according to the present disclosure can be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present disclosure are provided to more fully describe the present disclosure to those of ordinary skill in the art.

<< 제조예Manufacturing example 1>  1>

2-(브로모메틸)-1-플루오로-4-((4-플루오로페닐)술포닐)벤젠의 합성 Synthesis of 2- (bromomethyl) -1-fluoro-4 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) benzene

Figure 112017027925243-pat00078
Figure 112017027925243-pat00078

1-플루오로-4-((4-플루오로페닐)술포닐)-2-메틸벤젠 (1-fluoro-4-((4-fluorophenyl)sulfonyl)-2-methylbenzene) 200g (0.75 mol)을 클로로포름 1500 ml에 녹이고 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide) 18.1g (74.5mmol)을 첨가 하였다. N-브로모숙신이미드(N-bromosuccinimide) 398g (2.24mol)을 천천히 적가 한 후 반응물을 65℃로 승온하고 같은 온도에서 5시간 교반하였다. 반응 종결 후 반응물을 실온으로 냉각하고 에틸아세테이트로 묽힌 후 포화 NaHCO3 수용액을 이용해 수 차례 세척하고 하였다. 이렇게 얻은 유기층을 황산마그네슘(MgSO4)로 건조하고 증류하여 크루드(crude) 상태의 2-(브로모메틸)-1-플루오로-4-((4-플루오로페닐)술포닐)벤젠 (2-(bromomethyl)-1-fluoro-4-((4-fluorophenyl)sulfonyl)benzene)을 얻었다.이렇게 얻은 크루드(crude) 화합물을 추가적인 분리 정제 과정없이 다음 반응에 사용하였다.(0.75 mol) of 1-fluoro-4 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) -2-methylbenzene was dissolved in chloroform , And 18.1 g (74.5 mmol) of benzoyl peroxide was added. 398 g (2.24 mol) of N-bromosuccinimide was slowly added dropwise, and the temperature of the reaction mixture was raised to 65 ° C and the mixture was stirred at the same temperature for 5 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, diluted with ethyl acetate, and washed several times with saturated aqueous NaHCO 3 solution. The organic layer thus obtained was dried over magnesium sulfate (MgSO 4 ) and distilled to obtain 2- (bromomethyl) -1-fluoro-4 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) benzene in a crude state The crude compound thus obtained was used in the next reaction without further purification and purification. The crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 2- (bromomethyl) -1-fluoro-4- (4-fluorophenyl) sulfonyl) benzene.

<< 제조예Manufacturing example 2>  2>

1-(2-플루오로-5-((4-플루오로페닐)술포닐)페닐)-N,N-디메틸메탄아민 하이드로클로라이드의 합성Synthesis of 1- (2-fluoro-5 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) phenyl) -N, N-dimethylmethanamine hydrochloride

Figure 112017027925243-pat00079
Figure 112017027925243-pat00079

제조예 1에서 얻은 크루드(crude) 2-(브로모메틸)-1-플루오로-4-((4-플루오로페닐)술포닐)벤젠을 테트라하이드로퓨란(THF) 1500ml에 녹인 후 반응물을 0 ℃로 냉각하고, 다이메틸아민 (Dimehtylamine 40wt% in H2O) 420g (3.73mol)을 천천히 적가하였다. 반응물의 온도를 실온으로 승온한 후 실온에서 4시간 교반하였다. 용매를 감압 증류로 제거하고, 에틸아세테이드로 묽힌 후 1N HCl를 적가 하였다. 이렇게 얻은 물층을 에틸아세테이트로 수차례 세척하여 불순물을 제거하고, 산성인 물층을 감압 증류를 통해 HCl 염 형태(salt form)의 고체 화합물을 얻었다. 이렇게 얻은 고체 화합물을 메틸렌클로라이드를 넣고 슬러리 상태로 실온에서 교반한 후 여과하고 N2 기체(gas)하에서 건조하여 고순도의 최종화합물 1-(2-플루오로-5-((4-플루오로페닐)술포닐)페닐)-N,N-디메틸메탄아민 하이드로클로라이드를 42% 수율(2 step yield)로 얻을 수 있었다.After the crude 2- (bromomethyl) -1-fluoro-4 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) benzene obtained in Preparation Example 1 was dissolved in 1500 ml of tetrahydrofuran (THF) After cooling to 0 캜, 420 g (3.73 mol) of dimethylamine (Dimehtylamine 40 wt% in H 2 O) was slowly added dropwise. The temperature of the reaction mixture was raised to room temperature and then stirred at room temperature for 4 hours. The solvent was removed by distillation under reduced pressure, diluted with ethyl acetate, and 1N HCl was added dropwise. The water layer thus obtained was washed several times with ethyl acetate to remove impurities, and the acidic water layer was distilled under reduced pressure to obtain a solid compound in a salt form of HCl. The solid compound thus obtained was added with methylene chloride and stirred at room temperature in a slurry state, followed by filtration and drying under N 2 gas to obtain the final compound 1- (2-fluoro-5 - ((4-fluorophenyl) Sulfonyl) phenyl) -N, N-dimethylmethanamine hydrochloride was obtained in 42% yield (2 step yield).

상기 1-(2-플루오로-5-((4-플루오로페닐)술포닐)페닐)-N,N-디메틸메탄아민 하이드로클로라이드의 NMR 스펙트럼은 도 4에 나타내었다.The NMR spectrum of the above 1- (2-fluoro-5 - ((4-fluorophenyl) sulfonyl) phenyl) -N, N-dimethylmethanamine hydrochloride is shown in FIG.

<< 실시예Example 1>  1>

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112017027925243-pat00080
Figure 112017027925243-pat00080

상기 반응식 1의 각각의 모노머 및 탄산칼륨 (K2CO3: 몰 비 4)를 메틸피롤리돈(NMP) 30 wt % 비율과 벤젠 20 wt % 비율로 혼합하여, 140 ℃에서 4시간, 180 ℃에서 16시간 중합하여 상기 반응식 1의 중합체를 제조하였다. 상기 반응식 1의 중합체의 H-NMR은 도 5와 같으며, 디메틸아세트아미드(DMAC)에 중합체를 녹인 후 CDCl3 용매에서 H-NMR 실험을 진행 하였다.Each monomer and potassium carbonate (K 2 CO 3 : molar ratio 4) of the above reaction scheme 1 were mixed at a ratio of 30 wt% of methylpyrrolidone (NMP) and 20 wt% of benzene, and the mixture was heated at 140 ° C. for 4 hours, 180 ° C. For 16 hours to prepare the polymer of the above reaction formula (1). The 1 H-NMR of the polymer of the above Reaction Formula 1 is as shown in FIG. 5, and a polymer was dissolved in dimethylacetamide (DMAC), and then a 1 H-NMR experiment was conducted in a CDCl 3 solvent.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112017027925243-pat00081
Figure 112017027925243-pat00081

반응식 1에서 합성한 중합체에 반응식 2의 각각의 모노머 및 탄산칼륨 (K2CO3: 몰 비 4)를 메틸피롤리돈(NMP) 30 wt % 비율과 벤젠 20 wt % 비율로 혼합하여, 140 ℃에서 4시간, 180 ℃에서 16시간 중합하여 상기 반응식 2의 중합체를 제조하였다.Each of the monomers and potassium carbonate (K2CO3: molar ratio 4) of the reaction formula 2 was mixed with 30 wt% of methylpyrrolidone (NMP) and 20 wt% of benzene to the polymer synthesized in the reaction scheme 1, , And polymerized at 180 ° C for 16 hours to prepare a polymer of the above reaction formula (2).

<< 실시예Example 2> 2>

실시예 1에서 얻은 반응식 2의 중합체를 5wt %의 농도로 디메틸아세트아미드(DMAC)에 녹인 후 메틸아이오다이드 (methyliodide) 5eq을 첨가하여 실온에서 6시간 반응하여 하기의 반응식 3의 중합체를 최종적으로 제조하였다. 상기 반응식 3의 최종 중합체의 NMR 스펙트럼은 도 6에 나타내었다.The polymer of the reaction formula 2 obtained in Example 1 was dissolved in dimethylacetamide (DMAC) at a concentration of 5 wt%, and then 5 eq of methyliodide was added thereto. The mixture was allowed to react at room temperature for 6 hours to finally obtain the polymer of the following reaction formula 3 . The NMR spectrum of the final polymer of Reaction Scheme 3 is shown in Fig.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112017027925243-pat00082
Figure 112017027925243-pat00082

<< 비교예Comparative Example >>

실시예 2 공중합체 및 나피온(Nafion) 115를 각각 이용한 전해질막의 바나듐투과성(vanadium permeability)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. Example 2 The vanadium permeability of the electrolyte membrane using the copolymer and Nafion 115 was measured and is shown in Table 1 below.

VO2+ 투과도
(cm2/min)x10-6
VO 2+ permeability
(cm 2 / min) x 10 -6
실시예 2Example 2 0.480.48 Nafion 115 (비교예)Nafion 115 (comparative example) 5.845.84

상기의 바나듐이온 투과도는 한쪽에 1M VOSO4 in 2M H2SO4 용액을 충전하고 다른 한쪽에 1M MgSO4 in 2M H2SO4 용액을 충전한 후 두 용액사이에 전해질막을 설치하여 시간에 따른 1M MgSO4 in 2M H2SO4 용액에서의 VO2+ 농도를 측정한 값이다.The vanadium ion permeability was measured by charging a 1M VOSO 4 in 2M H 2 SO 4 solution on one side and a 1M MgSO 4 in 2M H 2 SO 4 solution on the other side and then installing an electrolyte membrane between the two solutions, The concentration of VO 2+ in the MgSO 4 in 2M H 2 SO 4 solution was measured.

활성 영역(Active area)은 7.69cm2, 볼륨(volume)은 200ml, 상온에서 측정하였다.The active area was measured at 7.69 cm 2 and the volume was measured at 200 ml at room temperature.

실시예 2에 따른 공중합체를 포함하는 전해질막의 경우, 나피온(Nafion) 115 전해질막에 비하여 전해질막 주쇄에 양이온성 작용기가 존재 함으로 인하여 바나듐 이온의 투과도가 기존 나피온(Nafion) 전해질막에 비해 크게 떨어지는 것을 알수 있다. 이와 같은 결과로 도넌 효과(Donnan effect)에 의한 바나듐 이온(VO2+)의 크로스오버(crossover)를 효과적으로 억제 할 수 있어 본원 발명의 일 실시상태에 따른 공중합체를 포함하는 전해질막의 성능이 우수한 것을 예측할 수 있다.In the case of the electrolyte membrane containing the copolymer according to Example 2, the permeability of the vanadium ion was lower than that of the conventional Nafion electrolyte membrane due to the presence of the cationic functional group in the main chain of the electrolyte membrane as compared with the Nafion 115 electrolyte membrane It can be seen that it fell greatly. As a result, the crossover of the vanadium ion (VO 2+ ) by the Donnan effect can be effectively suppressed, so that the electrolyte membrane including the copolymer according to one embodiment of the present invention has excellent performance Can be predicted.

또한, 전해질막의 주쇄에 플루오린 원소가 포함되어 있어 전해질막 내구성 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.Further, since the main chain of the electrolyte membrane contains the fluorine element, it can be predicted that it can greatly contribute to the improvement of the durability of the electrolyte membrane.

따라서, 본 명세서에 따른 전해질막을 이용하여 연료전지 또는 레독스 플로우 전지를 제조하였을 때, 전지의 효율을 높일 수 있다.Therefore, when the fuel cell or redox flow battery is manufactured using the electrolyte membrane according to the present invention, the efficiency of the battery can be increased.

100: 전해질 막
200a: 애노드
200b: 캐소드
10, 20: 탱크
11, 21: 펌프
31: 전해질막
32: 양극 셀
33: 음극 셀
41: 양극 전해액
42: 음극 전해액
60: 스택
70: 산화제 공급부
80: 연료 공급부
81: 연료 탱크
82: 펌프
100: electrolyte membrane
200a: anode
200b: cathode
10, 20: tank
11, 21: pump
31: electrolyte membrane
32: anode cell
33: cathode cell
41: anode electrolyte
42: cathode electrolyte
60: Stack
70: oxidant supplier
80: fuel supply unit
81: Fuel tank
82: Pump

Claims (16)

소수성 블록; 및
친수성 블록을 포함하고,
상기 친수성 블록은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래된 단위를 포함하며,
상기 소수성 블록은 양이온성기 및 할로겐기를 포함하는 것인 블록 중합체:
[화학식 1]
Figure 112017027925243-pat00083

화학식 1에 있어서,
A는 -SO3H, -SO3 -M+, -COOH, -COO-M+, -PO3H2, -PO3H-M+, -PO3 2-2M+, -O(CF2)mSO3H, -O(CF2)mSO3 -M+, -O(CF2)mCOOH, -O(CF2)mCOO-M+, -O(CF2)mPO3H2, -O(CF2)mPO3H-M+ 또는 -O(CF2)mPO3 2-2M+이고,
m은 2 내지 6의 정수이며,
M은 1족 원소이고,
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 또는 히드록시기이며,
R1 내지 R5 중 적어도 두 개는 할로겐기; 또는 히드록시기이고,
R6 및 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이며,
L1은 직접결합; -S-; -O-; -N(R)-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
a는 0 내지 2의 정수이며, a가 2인 경우 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하고,
R은 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
n은 2 내지 10의 정수이며, n이 2 이상인 경우에 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하다.
Hydrophobic blocks; And
Comprising a hydrophilic block,
Wherein the hydrophilic block comprises a unit derived from a compound represented by the following formula (1)
Wherein the hydrophobic block comprises a cationic group and a halogen group:
[Chemical Formula 1]
Figure 112017027925243-pat00083

In formula (1)
A is -SO 3 H, -SO 3 - M +, -COOH, -COO - M +, -PO 3 H 2, -PO 3 H - M +, -PO 3 2- 2M +, -O (CF 2) m SO 3 H, -O (CF 2) m SO 3 - M +, -O (CF 2) m COOH, -O (CF 2) m COO - M +, -O (CF 2 ) m PO 3 H 2 , -O (CF 2 ) m PO 3 H - M + or -O (CF 2 ) m PO 3 2- 2M +
m is an integer of 2 to 6,
M is a Group 1 element,
R 1 to R 5 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; A halogen group; Or a hydroxy group,
At least two of R 1 to R 5 are a halogen group; Or a hydroxy group,
R 6 and R 7 are the same or different and are each independently a halogen group,
L 1 is a direct bond; -S-; -O-; -N (R) -; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
a is an integer of 0 to 2, and when a is 2, the structures in parentheses are the same or different from each other,
R is hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group,
n is an integer of 2 to 10, and when n is 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other.
청구항 1에 있어서,
상기 양이온성기는 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기인 블록 중합체:
[화학식 2]
Figure 112017027925243-pat00084

화학식 2에 있어서,
L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
b는 1 내지 10의 정수이며,
b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
The method according to claim 1,
The cationic group is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a block polymer which is a cationic group represented by the following formula (2):
(2)
Figure 112017027925243-pat00084

In formula (2)
L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
b is an integer of 1 to 10,
When b is 2 or more, two or more L &lt; 2 &gt; s are the same or different from each other,
R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 블록은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중 1종 이상으로부터 유래되는 단위를 포함하는 것인 블록 중합체:
[화학식 3]
Figure 112017027925243-pat00085

[화학식 4]
Figure 112017027925243-pat00086

화학식 3 및 화학식 4에 있어서,
A1 및 A2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이고,
S1 및 S2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 구조이고,
c 및 d는 각각 1 내지 4의 정수이고,
c 및 d가 각각 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 동일하거나 상이하며,
S3 및 S4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 알킬기; 또는 할로알킬기이며,
E1 및 E2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 히드록시기; 티올기; 또는 할로겐기이며,
e는 1 내지 4의 정수이고,
f는 1 내지 3의 정수이며,
e 및 f가 각각 2 이상의 정수인 경우에, 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하고,
S5는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 구조이며,
S3 및 S4가 각각 독립적으로 할로겐기 또는 할로알킬기이거나, S5가 할로겐기 또는 할로알킬기이고,
상기 소수성 블록은 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 1 또는 2 이상 포함하며,
[화학식 2]
Figure 112017027925243-pat00087

화학식 2에 있어서,
L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
b는 1 내지 10의 정수이며,
b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the hydrophobic block comprises a unit derived from at least one of a compound represented by the following general formula (3) and a compound represented by the following general formula (4)
(3)
Figure 112017027925243-pat00085

[Chemical Formula 4]
Figure 112017027925243-pat00086

In formulas (3) and (4)
A 1 and A 2 are the same or different from each other, and each independently represents a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group,
S 1 and S 2 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heterocyclic group; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a structure represented by the following formula (2)
c and d are each an integer of 1 to 4,
c and d are each an integer of 2 or more, the structures in parentheses of 2 or more are the same or different from each other,
S 3 and S 4 are the same or different from each other, and each independently hydrogen; A halogen group; An alkyl group; Or a haloalkyl group,
E 1 and E 2 are the same or different from each other, and each independently represents a hydroxyl group; Thiol group; Or a halogen group,
e is an integer of 1 to 4,
f is an integer of 1 to 3,
When e and f are each an integer of 2 or more, the structures in parentheses are equal to or different from each other,
S 5 is hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; A nitrile group; A nitro group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkenyl group; A substituted or unsubstituted silyl group; A substituted or unsubstituted aryl group; A substituted or unsubstituted heterocyclic group; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a structure represented by the following formula (2)
S 3 and S 4 are each independently a halogen group or a haloalkyl group, or S 5 is a halogen group or a haloalkyl group,
The hydrophobic block is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; And one or two or more structures represented by the following formula (2)
(2)
Figure 112017027925243-pat00087

In formula (2)
L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
b is an integer of 1 to 10,
When b is 2 or more, two or more L &lt; 2 &gt; s are the same or different from each other,
R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
청구항 3에 있어서,
상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1로 표시되고,
상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1로 표시되는 것인 블록 중합체:
[화학식 3-1]
Figure 112017027925243-pat00088

[화학식 4-1]
Figure 112017027925243-pat00089

화학식 3-1 및 화학식 4-1에 있어서,
S1, S2, c, d 및 f의 정의는 상기 화학식 3 또는 화학식 4에서와 같다.
The method of claim 3,
The formula 3 is represented by the following formula 3-1,
Wherein the formula 4 is a block polymer represented by the following formula 4-1:
[Formula 3-1]
Figure 112017027925243-pat00088

[Formula 4-1]
Figure 112017027925243-pat00089

In formulas (3-1) and (4-1)
The definition of S 1 , S 2 , c, d and f is the same as in the above formula (3) or (4).
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 블록은 하기 화학식 5로 표시되는 단위를 포함하는 것인 블록 중합체:
[화학식 5]
Figure 112017027925243-pat00090

화학식 5에 있어서,
X1은 직접결합; -CO-; -SO2-; 또는 할로겐기로 치환된 알킬렌기이고,
X2는 -O-; 또는 -S-이며,
X3는 직접결합 또는 할로겐기로 치환된 알킬렌기이고,
k는 0 또는 1이고,
p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
t, u, v 및 w는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
t, u, v 및 w의 합은 1 이상이며,
p와 t의 합, q와 u의 합, r과 v의 합 및 s와 w의 합은 각각 4이고,
p, q, r 및 s가 각각 2 이상인 경우에 괄호 안의 치환기는 서로 같거나 상이하며,
R21 내지 R24는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 할로겐기이며,
X1 및 X3 중 적어도 하나가 할로겐기로 치환된 알킬렌기이거나, R21 내지 R24 중 적어도 하나가 할로겐기이고,
R31 내지 R34는 수소; -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기이며,
R31 내지 R34 중 적어도 하나는 -(L2)b-N+R11R12R13; -(L2)b-P+R11R12R13; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 양이온성기이고,
[화학식 2]
Figure 112017027925243-pat00091

화학식 2에 있어서,
L2는 직접결합; -O-; -N(R14)-; -S-; -SO2-; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
b는 1 내지 10의 정수이며,
b가 2 이상인 경우에 2 이상의 L2는 서로 동일하거나 상이하고,
R11 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the hydrophobic block comprises a unit represented by the following formula (5):
[Chemical Formula 5]
Figure 112017027925243-pat00090

In formula (5)
X 1 is a direct bond; -CO-; -SO 2 -; Or an alkylene group substituted with a halogen group,
X 2 is -O-; Or -S-,
X 3 is an alkylene group substituted by a direct bond or a halogen group,
k is 0 or 1,
p, q, r and s are each independently an integer of 0 to 4,
t, u, v and w are each independently 0 or 1,
The sum of t, u, v and w is at least 1,
The sum of p and t, the sum of q and u, the sum of r and v, and the sum of s and w are 4,
When p, q, r and s are each 2 or more, the substituents in the parentheses are the same or different from each other,
R 21 to R 24 are the same or different and are each independently hydrogen or a halogen group,
At least one of X 1 and X 3 is an alkylene group substituted with a halogen group, or at least one of R 21 to R 24 is a halogen group,
R 31 to R 34 are hydrogen; - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a cationic group represented by the following formula (2)
At least one of R 31 to R 34 is - (L 2 ) b -N + R 11 R 12 R 13 ; - (L 2 ) b - P + R 11 R 12 R 13 ; Or a cationic group represented by the following formula (2)
(2)
Figure 112017027925243-pat00091

In formula (2)
L 2 is a direct bond; -O-; -N (R 14) -; -S-; -SO 2 -; Or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
b is an integer of 1 to 10,
When b is 2 or more, two or more L &lt; 2 &gt; s are the same or different from each other,
R 11 to R 15 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen; Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 유래되는 단위는 하기 화학식 1-1 내지 1-9 중 어느 하나로 표시되는 것인 블록 중합체:
[화학식 1-1]
Figure 112017027925243-pat00092

[화학식 1-2]
Figure 112017027925243-pat00093

[화학식 1-3]
Figure 112017027925243-pat00094

[화학식 1-4]
Figure 112017027925243-pat00095

[화학식 1-5]
Figure 112017027925243-pat00096

[화학식 1-6]
Figure 112017027925243-pat00097

[화학식 1-7]
Figure 112017027925243-pat00098

[화학식 1-8]
Figure 112017027925243-pat00099

[화학식 1-9]
Figure 112017027925243-pat00100
.
The method according to claim 1,
Wherein the unit derived from the compound represented by the formula (1) is represented by any one of the following formulas (1-1) to (1-9):
[Formula 1-1]
Figure 112017027925243-pat00092

[Formula 1-2]
Figure 112017027925243-pat00093

[Formula 1-3]
Figure 112017027925243-pat00094

[Formula 1-4]
Figure 112017027925243-pat00095

[Formula 1-5]
Figure 112017027925243-pat00096

[Chemical Formula 1-6]
Figure 112017027925243-pat00097

[Chemical Formula 1-7]
Figure 112017027925243-pat00098

[Chemical Formula 1-8]
Figure 112017027925243-pat00099

[Chemical Formula 1-9]
Figure 112017027925243-pat00100
.
청구항 1에 있어서,
상기 블록 중합체 내에서 상기 친수성 블록과 소수성 블록은 1:0.001 내지 1:100의 몰 비율로 포함되는 것인 블록 중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the hydrophilic block and the hydrophobic block are contained in the block polymer in a molar ratio of 1: 0.001 to 1: 100.
청구항 1에 있어서,
상기 블록 중합체는 브랜처를 더 포함하는 것인 블록 중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the block polymer further comprises a branche.
청구항 1에 있어서,
상기 블록 중합체의 중량평균분자량은 500 g/mol 내지 5,000,000 g/mol 인 것인 블록 중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the block polymer has a weight average molecular weight of from 500 g / mol to 5,000,000 g / mol.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 블록 중합체를 포함하는 고분자 전해질막.A polymer electrolyte membrane comprising the block polymer according to any one of claims 1 to 9. 청구항 10에 있어서,
상기 고분자 전해질막의 이온 전도도는 0.01 S/cm 내지 0.5 S/cm 인 것인 고분자 전해질막.
The method of claim 10,
Wherein the polymer electrolyte membrane has an ion conductivity of 0.01 S / cm to 0.5 S / cm.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자 전해질막의 이온교환용량(IEC) 값은 0.01 mmol/g 내지 5 mmol/g 인 것인 고분자 전해질막.
The method of claim 10,
Wherein the polymer electrolyte membrane has an ion exchange capacity (IEC) value of 0.01 mmol / g to 5 mmol / g.
청구항 10에 있어서,
상기 고분자 전해질막의 두께는 1 ㎛ 내지 500 ㎛ 인 것인 고분자 전해질막.
The method of claim 10,
Wherein the polymer electrolyte membrane has a thickness of 1 占 퐉 to 500 占 퐉.
애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 청구항 10의 고분자 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체.Anode; Cathode; And a polymer electrolyte membrane according to claim 10 provided between the anode and the cathode. 2 이상의 청구항 14에 따른 막-전극 접합체;
상기 막-전극 접합체들 사이에 구비되는 바이폴라 플레이트를 포함하는 스택;
상기 스택으로 연료를 공급하는 연료공급부; 및
상기 스택으로 산화제를 공급하는 산화제공급부를 포함하는 고분자 전해질형 연료전지.
At least two membrane-electrode assemblies according to claim 14;
A stack including a bipolar plate disposed between the membrane-electrode assemblies;
A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And
And an oxidant supplier for supplying the oxidant to the stack.
양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극 셀;
음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극 셀; 및
상기 양극 셀과 상기 음극 셀 사이에 구비되는 청구항 10의 고분자 전해질막을 포함하는 레독스 플로우 전지.
A positive electrode including a positive electrode and a positive electrode electrolyte;
A negative electrode cell comprising a negative electrode and a negative electrode electrolyte; And
The redox flow battery according to claim 10, which is provided between the positive electrode cell and the negative electrode cell.
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